KR101111363B1 - Projection exposure apparatus, stage apparatus, and exposure method - Google Patents
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Abstract
투영노광장치 (100) 는 기판 (W) 이 탑재되는 것과 함께, 그 기판을 유지하여 이동 가능한 기판 테이블 (39) 과, 기판 테이블의 위치 정보를 계측하는 위치 계측계 (18 등) 와, 액체의 공급에 기인하여 기판과 기판 테이블의 적어도 일방에 생기는 위치 어긋남을 보정하는 보정장치 (10) 를 구비하고 있다. 이 경우, 보정 장치에 의해, 액체의 공급에 기인하여 기판과 기판 테이블과의 적어도 일방에 발생하는 위치 어긋남이 보정된다. 이것에 의해 기판에 대해 액침법을 이용한 고정밀도의 노광을 행한다.The projection exposure apparatus 100 includes a substrate table 39 on which the substrate W is mounted, which can hold and move the substrate, a position measuring system 18 that measures position information of the substrate table, and a liquid. The correction apparatus 10 which corrects the position shift which arises in at least one of a board | substrate and a board | substrate table resulting from a supply is provided. In this case, the position shift which arises in at least one of a board | substrate and a board | substrate table is correct | amended by a correction apparatus by the supply of a liquid. As a result, high-precision exposure using the liquid immersion method is performed on the substrate.
노광방법, 스테이지, 투영광학계, 투영노광장치, 액침 Exposure method, stage, projection optical system, projection exposure apparatus, immersion
Description
기술분야Technical Field
본 발명은, 투영노광장치 및 스테이지 장치, 그리고 노광방법에 관한 것이며, 더욱 상세하게는, 반도체 소자, 액정표시소자 등의 전자 디바이스의 제조에 있어서의 리소그래피 공정에서 사용되는 투영노광장치 및 이 투영노광장치 등의 정밀기계의 시료 스테이지로서 바람직한 스테이지 장치, 그리고 상기 노광장치에서 실행되는 노광방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a projection exposure apparatus, a stage apparatus, and an exposure method, and more particularly, to a projection exposure apparatus used in a lithography process in the manufacture of electronic devices such as semiconductor elements and liquid crystal display elements, and the projection exposure apparatus. A stage apparatus suitable as a sample stage of a precision machine such as an apparatus, and an exposure method performed in the exposure apparatus.
배경기술Background
반도체 소자 (집적회로 등), 액정표시소자 등의 전자 디바이스를 제조하는 리소그래피 공정에서는, 마스크 또는 레티클 (이하, 「레티클」이라 총칭한다) 의 패턴의 이미지를 투영광학계를 통해, 레지스트 (감광제) 가 도포된 웨이퍼 또는 유리 플레이트 등의 감광성 기판 (이하, 「기판」 또는「웨이퍼」라 한다) 상의 각 쇼트영역에 전사하는 투영노광장치가 사용되고 있다. 이 종류의 투영노광장치로는, 종래, 스텝 앤드 리피트 방식의 축소 투영노광장치 (이른바 스테퍼) 가 많이 사용되고 있지만, 최근에는 레티클과 웨이퍼를 동기주사하여 노광을 행하는 스텝 앤드 스캔 방식의 투영노광장치 (이른바 스캐닝?스테퍼 (스캐너라고도 불린다)) 도 비교적 많이 사용되고 있다.In a lithography process for manufacturing electronic devices such as semiconductor devices (integrated circuits) and liquid crystal display devices, a resist (photosensitive agent) is applied to an image of a pattern of a mask or a reticle (hereinafter referred to as a "reticle") through a projection optical system. Projection exposure apparatuses which transfer to each shot region on a photosensitive substrate (hereinafter referred to as "substrate" or "wafer") such as a coated wafer or glass plate are used. As this type of projection exposure apparatus, a step-and-repeat type reduction projection exposure apparatus (so-called stepper) is conventionally used, but recently, a step-and-scan projection exposure apparatus that performs exposure by synchronously scanning a reticle and a wafer ( So-called scanning and steppers (also called scanners) are also relatively popular.
투영노광장치가 구비하는 투영광학계의 해상도는, 사용하는 노광광의 파장 (노광 파장) 이 짧아질수록, 또한 투영광학계의 개구수 (NA) 가 클수록 높아진다. 그 때문에, 집적회로의 미세화에 수반하여 투영노광장치에서 사용되는 노광 파장은 해마다 단파장화되고 있으며, 투영광학계의 개구수도 증대하고 있다. 그리고, 현재 주류의 노광 파장은, KrF 엑시머 레이저의 248㎚ 이지만, 더 단파장인 ArF 엑시머 레이저의 193㎚ 도 실용화되어 있다. The resolution of the projection optical system included in the projection exposure apparatus increases as the wavelength (exposure wavelength) of the exposure light used is shorter and as the numerical aperture NA of the projection optical system is larger. Therefore, with the miniaturization of integrated circuits, the exposure wavelength used in the projection exposure apparatus is shortened year by year, and the numerical aperture of the projection optical system is also increasing. The mainstream exposure wavelength is 248 nm of the KrF excimer laser, but 193 nm of the shorter ArF excimer laser is also used.
또한, 노광을 행할 때는, 해상도와 마찬가지로 초점심도 (DOF) 도 중요해진다. 해상도 (R), 및 초점심도 (δ) 는 각각 이하의 식으로 표시된다.In addition, when performing exposure, the depth of focus (DOF) becomes important as well as the resolution. The resolution R and the depth of focus δ are each represented by the following equation.
R=k1?λ/NA --- (1)R = k 1 ? Λ / NA --- (1)
δ=k2?λ/NA2 --- (2)δ = k 2 ? λ / NA 2 --- (2)
여기서, λ 는 노광 파장, NA 는 투영광학계의 개구수, k1, k2 는 프로세스계수이다. (1) 식, (2) 식으로부터, 해상도 (R) 를 높이기 위해, 노광 파장 (λ) 을 짧게 하고, 개구수 (NA) 를 크게 (대 (大) NA 화) 하면, 초점심도 (δ) 가 좁아짐을 알 수 있다. 투영노광장치에서는, 오토 포커스 방식으로 웨이퍼의 표면을 투영광학계의 이미지면에 맞춰 넣어 노광을 행하고 있지만, 그러기 위해서는 초점심도 (δ) 는 어느 정도 넓은 것이 바람직하다. 그래서, 종래에 있어서도 위상 시프트 레티클법, 변형 조명법, 다층 레지스트법 등, 실질적으로 초점심도를 넓게 하는 제안이 이루어져 있다.Is the exposure wavelength, NA is the numerical aperture of the projection optical system, and k 1 and k 2 are the process coefficients. From the formulas (1) and (2), in order to increase the resolution R, the depth of exposure δ is shortened and the numerical aperture NA is increased (large NA). It can be seen that the narrower. In the projection exposure apparatus, exposure is performed by fitting the surface of the wafer to the image plane of the projection optical system by the auto focus method, but in order to do so, it is preferable that the depth of focus δ is somewhat wide. Therefore, in the prior art, proposals have been made to substantially increase the depth of focus, such as the phase shift reticle method, the modified illumination method, and the multilayer resist method.
상기과 같이 종래의 투영노광장치에서는, 노광광의 단파장화 및 투영광학계 의 대 NA 화에 의해, 초점심도가 좁아지고 있다. 그리고, 집적회로가 더 한층 고집적화되는 것에 대응하기 위해, 노광 파장은 장래적으로 더욱 단파장화될 것이 확실시되고 있고, 이 상태로는 초점심도가 지나치게 좁아져, 노광동작시의 포커스 마진이 부족해질 우려가 있다.As described above, in the conventional projection exposure apparatus, the depth of focus is narrowed by shortening the exposure light and increasing the NA of the projection optical system. In order to cope with the higher integration of integrated circuits, it is assured that the exposure wavelength will be shorter in the future, and the depth of focus becomes too narrow in this state, and the focus margin during the exposure operation may be insufficient. There is.
그래서, 실질적으로 노광 파장을 짧게 하고, 또한 공기 중에 비하여 초점심도를 크게 (넓게) 하는 방법으로서, 액침법이 제안되어 있다. 이 액침법은, 투영광학계의 하면 (下面) 과 웨이퍼 표면 사이를 물 또는 유기용매 등의 액체로 채우고, 액체 중에서의 노광광의 파장이, 공기 중의 1/n배 (n 은 액체의 굴절률로 통상 1.2~1.6 정도) 가 되는 것을 이용하여 해상도를 향상시킴과 함께, 그 해상도와 동일한 해상도가 액침법에 의하지 않고 얻어지는 투영광학계 (이러한 투영광학계의 제조가 가능하다고 했을 때) 에 비하여 초점심도를 n배로 확대하는, 즉 공기 중에 비하여 초점심도를 n배로 확대하는 것이다.Therefore, a liquid immersion method has been proposed as a method of substantially shortening the exposure wavelength and increasing (widely) the depth of focus compared to the air. The liquid immersion method fills a gap between the lower surface of the projection optical system and the wafer surface with a liquid such as water or an organic solvent, and the wavelength of the exposure light in the liquid is 1 / n times in air (n is the refractive index of the liquid, usually 1.2). ˜1.6, to improve the resolution, and increase the depth of focus by n times compared to the projection optical system (when such a projection optical system can be manufactured) obtained at the same resolution as that resolution without using the immersion method. In other words, the depth of focus is increased by n times compared to the air.
이 액침법을 이용한 종래 기술의 하나로서, 「기판을 소정 방향을 따라 이동시킬 때에, 투영광학계의 기판측의 광학소자의 선단부와 그 기판의 표면 사이를 채우도록, 그 기판의 이동방향을 따라 소정의 액체를 흐르게 한, 투영노광방법 및 장치」가 알려져 있다 (예를 들어, 하기 특허문헌 1 참조).As one of the prior arts using this immersion method, "when the substrate is moved along a predetermined direction, it is prescribed along the moving direction of the substrate so as to fill between the front end of the optical element on the substrate side of the projection optical system and the surface of the substrate. Projection exposure method and apparatus which let the liquid of "flow" are known (for example, refer following patent document 1).
이 특허문헌 1 에 기재된 투영노광방법 및 장치에 의하면, 액침법에 의한 고해상도 또한 공기 중과 비교하여 초점심도가 커진 노광을 행할 수 있음과 함께, 투영광학계와 기판이 상대이동해도, 투영광학계와 기판 사이에 액체를 안정적으로 채워 두는 것, 즉 유지하는 것이 가능하다.According to the projection exposure method and apparatus described in this
그러나, 종래의 액침법에서는, 투영광학계의 기판측의 광학소자의 선단부와 기판의 표면 사이에 액체가 공급되는, 즉 기판 표면의 일부에 액체가 공급되므로, 이 액체에 의한 압력 (표면 장력과 물의 자중 (自重) 이 그 주된 요인이 된다) 에 의해 기판이나 이 기판이 탑재된 기판 테이블에 변형이 생기거나, 투영광학계와 기판의 간격이 변동하는 경우가 있었다. 또한, 액체의 공급에 수반하여 기판 테이블에 진동이 생기는 경우도 있었다.However, in the conventional liquid immersion method, since liquid is supplied between the front end of the optical element on the substrate side of the projection optical system and the surface of the substrate, that is, the liquid is supplied to a part of the substrate surface, the pressure (surface tension and water) Self-weight is a major factor), which may cause deformation of the substrate or the substrate table on which the substrate is mounted, or the gap between the projection optical system and the substrate may vary. In addition, vibration may occur in the substrate table with the supply of the liquid.
전술한 기판이나 기판 테이블의 변형은, 레이저 간섭계에 의해 계측되는 기판 테이블 상의 기판의 위치 계측의 오차 요인이 된다. 이것은, 레이저 간섭계는, 기준이 되는 반사면 (예를 들어 이동거울 반사면) 과 기판의 위치관계가 일정한 것을 전제로서, 상기 반사면의 위치를 계측함으로써, 간접적으로 기판의 위치를 계측하는 것이기 때문이다.The deformation | transformation of the board | substrate and board | substrate mentioned above becomes an error factor of the position measurement of the board | substrate on the board | substrate table measured by a laser interferometer. This is because the laser interferometer measures the position of the substrate indirectly by measuring the position of the reflective surface on the premise that the positional relationship between the reference reflective surface (for example, the moving mirror reflective surface) and the substrate is constant. to be.
특히, 주사형 노광장치의 경우에는, 스테퍼 등의 정지형 노광장치 (일괄 노광장치) 와 달리, 투영광학계와 기판의 간격의 변동은, 투영광학계에 고정된 포커스 센서의 출력에 기초하여 조정되는 투영광학계의 광축방향에 관한 기판의 위치 오차의 요인이 된다. 이것은, 기판 스테이지를 이동시키면서 노광이 행해지는 주사형 노광장치의 경우, 그 노광 중에 투영광학계의 광축방향에 관한 기판의 위치 오차가 생긴 경우에, 포커스 센서의 출력에 기초하여 기판 스테이지를 개재하여 광축방향에 관한 기판의 위치를 피드백 제어하더라도, 그 기판의 포커스 제어에 제어 지연이 생길 개연성이 높았기 때문이다.In particular, in the case of a scanning exposure apparatus, unlike a stationary exposure apparatus (batch exposure apparatus) such as a stepper, the variation in the distance between the projection optical system and the substrate is adjusted based on the output of the focus sensor fixed to the projection optical system. This is a factor of the position error of the substrate with respect to the optical axis direction. In the case of a scanning exposure apparatus in which exposure is performed while moving the substrate stage, when the position error of the substrate with respect to the optical axis direction of the projection optical system occurs during the exposure, this is based on the output of the focus sensor and the optical axis through the substrate stage. This is because even if the position of the substrate with respect to the direction is feedback controlled, the probability of a control delay in the focus control of the substrate is high.
또한, 지금까지는, 전술한 액체의 공급에 수반하여 생기는 위치 어긋남 등 은, 그다지 문제가 되지 않았지만, 집적회로의 추가적인 고집적화에 수반하여, 투영노광장치에 요구되는 중첩 정밀도는, 장래적으로 점점 더 엄격해지기 때문에, 전술한 액체의 공급에 기인하는 위치 어긋남 등이 기판의 위치 제어성을 저하시키는 것을 효과적으로 억제할 필요도 있다.In addition, so far, positional shifts and the like caused by the above-described supply of the liquid have not been a problem, but with the further high integration of the integrated circuit, the overlapping accuracy required for the projection exposure apparatus becomes increasingly strict in the future. Therefore, it is also necessary to effectively suppress the positional shift etc. resulting from supply of the liquid mentioned above that the position controllability of a board | substrate is reduced.
특허문헌 1: 국제공개 제99/49504호 팜플렛Patent Document 1: International Publication No. 99/49504
발명의 개시DISCLOSURE OF INVENTION
과제를 해결하기 위한 수단Means to solve the problem
본 발명은, 전술한 바와 같은 사정하에 이루어진 것으로, 제 1 관점에서 보면, 투영광학계와 기판 사이에 액체를 공급하고, 상기 투영광학계와 상기 액체를 통해 상기 기판 상에 패턴을 전사하는 투영노광장치로서, 기판이 탑재됨과 함께, 그 기판을 유지하여 이동 가능한 기판 테이블과; 상기 액체의 공급에 기인하여 상기 기판과 상기 기판 테이블의 적어도 일방에 생기는 위치 어긋남을 보정하는 보정장치를 구비하는 투영노광장치이다.The present invention has been made under the above circumstances, and in a first aspect, the present invention provides a projection exposure apparatus for supplying a liquid between a projection optical system and a substrate and transferring a pattern onto the substrate via the projection optical system and the liquid. A substrate table on which the substrate is mounted and which can be held by moving the substrate; It is a projection exposure apparatus provided with the correction | amendment apparatus which correct | amends the position shift which arises in at least one of the said board | substrate and the said board | substrate due to supply of the said liquid.
여기서, 「액체의 공급에 기인하여 상기 기판과 상기 기판 테이블의 적어도 일방에 생기는 위치 어긋남」이란, 액체의 공급에 기인하여 생기는, 기판 테이블의 이동면내방향 및 그 이동면에 직교하는 방향 중 임의의 방향의 위치 어긋남도 포함한다. Here, "the position shift which arises in at least one of the said board | substrate and the said board | substrate due to the supply of a liquid" means the arbitrary direction of the moving surface inside direction and the direction orthogonal to the moving surface of the board | substrate table resulting from supply of a liquid. It also includes the positional misalignment of.
이것에 의하면, 보정장치에 의해, 액체의 공급에 기인하여 기판과 기판 테이블의 적어도 일방에 생기는 위치 어긋남이 보정된다. 이 때문에, 건조식 투영노광장치와 동일한 상황하, 즉 액체의 공급에 기인하는 기판과 기판 테이블의 적어 도 일방의 위치 어긋남이 존재하지 않는 상황하에 있어서, 기판에 대하여 액침법을 이용한 고정밀도의 노광이 실현된다.According to this, the position shift which arises in at least one of a board | substrate and a board | substrate table is correct | amended by a correction device by the supply of a liquid. For this reason, high-precision exposure using the liquid immersion method with respect to a board | substrate under the same conditions as a dry projection exposure apparatus, ie, in the case where at least one position shift between a board | substrate and a board | substrate table | surface resulting from a liquid supply does not exist. This is realized.
이 경우에 있어서, 상기 기판 테이블의 위치정보를 계측하는 위치계측계를 추가로 구비하는 경우에, 상기 보정장치는, 상기 기판 테이블의 위치에 따라, 상기 액체의 공급에 기인하여 상기 기판과 상기 기판 테이블의 적어도 일방에 생기는 위치 어긋남을 보정하는 것으로 할 수 있다.In this case, when further equipped with the position measuring instrument which measures the positional information of the said board | substrate table, the said correction apparatus is based on the position of the said board | substrate table, and the said board | substrate and the said board | substrate are due to supply of the said liquid. The position shift which arises in at least one side of a table can be correct | amended.
이 경우에 있어서, 상기 보정장치는, 액체의 공급에 기인하여 생기는, 상기 위치계측계에 의해 직접적 또는 간접적으로 계측되는, 기판 및 기판 테이블의 적어도 일방의 위치정보의 오차를 보정하는 것으로 할 수 있다.In this case, the correction device may correct an error of at least one positional information between the substrate and the substrate table, which is measured directly or indirectly by the position measuring instrument due to the supply of liquid. .
본 발명의 투영노광장치에서는, 상기 보정장치는, 상기 기판 테이블의 형상 변화에 의해 생기는 위치 어긋남을 보정하는 것으로 할 수 있다.In the projection exposure apparatus of the present invention, the correction device may be configured to correct positional shift caused by the shape change of the substrate table.
본 발명의 투영노광장치에서는, 상기 기판 테이블은, 위치 결정용 기준부재를 갖고 있으며, 상기 보정장치는, 상기 기준부재와 상기 기판의 위치 어긋남을 보정하는 것으로 할 수 있다.In the projection exposure apparatus of this invention, the said board | substrate table has a positioning reference member, The said correction apparatus can be made to correct the position shift of the said reference member and the said board | substrate.
본 발명의 투영노광장치에서는, 상기 보정장치는, 상기 투영광학계의 광축방향에 관한 상기 투영광학계와 상기 기판의 간격을 보정하는 것으로 할 수 있다.In the projection exposure apparatus of the present invention, the correction device may be configured to correct the distance between the projection optical system and the substrate in the optical axis direction of the projection optical system.
본 발명의 투영노광장치에서는, 상기 보정장치는, 상기 액체에 관한 물리량에 따라 상기 위치 어긋남을 보정하는 것으로 할 수 있다. 이 경우에 있어서, 상기 액체의 물리량은, 상기 액체의 압력과 상기 액체의 표면 장력의 적어도 일방을 포함하는 것으로 할 수 있다.In the projection exposure apparatus of the present invention, the correction device may be configured to correct the position shift in accordance with the physical quantity relating to the liquid. In this case, the physical quantity of the liquid may include at least one of the pressure of the liquid and the surface tension of the liquid.
본 발명의 투영노광장치에서는, 상기 보정장치는, 상기 기판 테이블의 진동에 의해 생기는 위치 어긋남을 보정하는 것으로 할 수 있다. In the projection exposure apparatus of the present invention, the correction device may be configured to correct positional shift caused by vibration of the substrate table.
본 발명의 투영노광장치에서는, 상기 패턴이 형성된 마스크가 탑재되고, 그 마스크를 유지하여 이동 가능한 마스크 스테이지를 추가로 구비하고, 상기 보정장치는, 상기 기판 테이블과 상기 마스크 스테이지의 적어도 일방에 부여하는 추력 (推力) 을 변경하여 상기 위치 어긋남을 보정하는 것으로 할 수 있다. 이 경우에 있어서, 상기 보정장치는, 피드 포워드 제어에 의해 상기 추력을 변경하는 제어장치를 구비하고 있는 것으로 할 수 있다.In the projection exposure apparatus of this invention, the mask in which the said pattern was formed is mounted, and also provided the mask stage which can hold | maintain and move the mask, and the said correction apparatus is provided to at least one of the said substrate table and the said mask stage. The position shift can be corrected by changing the thrust force. In this case, the correction device may be provided with a control device for changing the thrust by feedforward control.
본 발명의 투영노광장치에서는, 상기 보정장치는, 상기 기판 상에 전사된 상기 패턴의 전사 이미지의 위치 계측결과에 기초하여 상기 위치 어긋남을 보정하는 것으로 할 수도 있고, 또는 상기 보정장치는, 시뮬레이션 결과에 기초하여 상기 위치 어긋남을 보정하는 것으로 할 수도 있다.In the projection exposure apparatus of the present invention, the correction device may be configured to correct the position shift based on the position measurement result of the transfer image of the pattern transferred on the substrate, or the correction device may be a simulation result. It is also possible to correct the position shift based on the above.
본 발명은, 제 2 관점에서 보면, 표면에 액체가 공급되는 기판을 이동 가능하게 유지하는 기판 테이블을 가진 스테이지 장치로서, 상기 기판 테이블의 위치정보를 계측하는 위치 계측장치와; 상기 액체의 공급에 기인하여 상기 기판과 상기 기판 테이블의 적어도 일방에 생기는 위치 어긋남을 보정하는 보정장치를 구비하는 스테이지 장치이다.According to a second aspect of the present invention, there is provided a stage apparatus having a substrate table for movably holding a substrate on which a liquid is supplied to a surface, the apparatus comprising: a position measuring device for measuring position information of the substrate table; It is a stage apparatus provided with the correction apparatus which correct | amends the position shift which arises in at least one of the said board | substrate and the said board | substrate table due to supply of the said liquid.
이것에 의하면, 보정장치에 의해, 액체의 공급에 기인하여 기판과 기판 테이블의 적어도 일방에 생기는 위치 어긋남이 보정된다. 이 때문에, 기판의 표면에 공급되는 액체의 영향을 받지 않고, 위치 계측장치의 계측결과에 기초하여, 기 판 및 기판 테이블을 이동하는 것이 가능해진다. According to this, the position shift which arises in at least one of a board | substrate and a board | substrate table is correct | amended by a correction device by the supply of a liquid. For this reason, it becomes possible to move a board | substrate and a board | substrate table based on the measurement result of a position measuring apparatus, without being influenced by the liquid supplied to the surface of a board | substrate.
본 발명의 스테이지 장치에서는, 상기 보정장치는, 상기 기판 테이블의 형상 변화에 의해 생기는 위치 어긋남을 보정하는 것으로 할 수 있다.In the stage apparatus of this invention, the said correction apparatus can be made to correct the position shift which arises by the shape change of the said board | substrate table.
본 발명의 스테이지 장치에서는, 상기 기판 테이블은, 위치 결정용 기준부재를 갖고 있고, 상기 보정장치는, 상기 기준부재와 상기 기판의 위치 어긋남을 보정하는 것으로 할 수 있다.In the stage apparatus of this invention, the said board | substrate table has a positioning reference member, and the said correction apparatus can be made to correct the position shift of the said reference member and the said board | substrate.
본 발명은, 제 3 관점에서 보면, 투영광학계와 기판 테이블에 유지된 기판 사이에 액체를 공급하고, 상기 투영광학계와 상기 액체를 통해 상기 기판 상에 패턴을 전사하는 노광방법으로서, 상기 액체의 공급에 기인하여 상기 기판과 상기 기판 테이블의 적어도 일방에 생기는 변화를 검출하는 검출 공정과; 상기 검출결과에 기초하여, 상기 패턴을 상기 기판에 전사하는 전사 공정을 포함하는 노광방법이다. According to a third aspect, the present invention provides an exposure method for supplying a liquid between a projection optical system and a substrate held on a substrate table, and transferring the pattern onto the substrate through the projection optical system and the liquid, wherein the liquid is supplied. A detecting step of detecting a change occurring in at least one of the substrate and the substrate table due to the substrate; And a transfer step of transferring the pattern to the substrate based on the detection result.
도면의 간단한 설명Brief description of the drawings
[도 1] 본 발명의 일실시형태와 관련된 투영노광장치의 개략 구성을 나타내는 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows schematic structure of the projection exposure apparatus which concerns on one Embodiment of this invention.
[도 2] 도 1 의 웨이퍼 테이블을 나타내는 사시도이다.FIG. 2 is a perspective view illustrating a wafer table in FIG. 1. FIG.
[도 3] 경통의 하단부 및 배관계와 함께 액체 배급 유닛을 나타내는 단면도이다. 3 is a cross-sectional view showing the liquid distribution unit together with the lower end of the barrel and the piping system.
[도 4] 도 3 의 B-B 선 단면도이다. 4 is a cross-sectional view taken along the line B-B in FIG. 3.
[도 5] 액체 배급 유닛에, 액체가 공급된 상태를 나타내는 도면이다.5 is a diagram illustrating a state in which a liquid is supplied to a liquid distribution unit.
[도 6] 초점위치 검출계를 설명하기 위한 도면이다.6 is a diagram for explaining a focus position detection system.
[도 7] 일실시형태와 관련된 투영노광장치의 제어계의 구성을 일부 생략하여 나타내는 블록도이다.7 is a block diagram showing a part of the configuration of a control system of a projection exposure apparatus according to an embodiment.
[도 8] 스테이지 제어장치의 내부에 구축된 웨이퍼 스테이지 제어계를 나타내는 블록도이다. Fig. 8 is a block diagram showing a wafer stage control system built in the stage control device.
발명을 실시하기Carrying out the invention 위한 최선의 형태 Best form for
이하, 본 발명의 일실시형태에 관해서, 도 1~도 8 에 기초하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, one Embodiment of this invention is described based on FIG.
도 1 에는, 본 발명의 일실시형태와 관련된 투영노광장치 (100) 의 개략 구성이 나타나 있다. 이 투영노광장치 (100) 는, 스텝 앤드 스캔 방식의 투영노광장치 (이른바 스캐닝?스테퍼) 이다. 이 투영노광장치 (100) 는, 조명계 (10), 마스크로서의 레티클 (R) 을 유지하는 레티클 스테이지 (RST), 투영 유닛 (PU), 기판으로서의 웨이퍼 (W) 가 탑재되는 기판 테이블로서의 웨이퍼 테이블 (30) 을 갖는 스테이지 장치 (50), 및 이들의 제어계 등을 구비하고 있다. 1, the schematic structure of the
상기 조명계 (10) 는, 예를 들어 일본 공개특허공보 2001-313250호 및 이것에 대응하는 미국 특허출원공개 제2003/0025890호 명세서 등에 개시되는 바와 같이, 광원, 옵티컬 인테그레이터 등을 포함하는 조도 균일화 광학계, 빔 스플리터, 릴레이 렌즈, 가변 ND 필터, 레티클 블라인드 등 (모두 도시하지 않음) 을 포함하여 구성되어 있다. 이 조명계 (10) 에서는, 회로패턴 등이 그려진 레티클 (R) 상의 레티클 블라인드로 규정된 슬릿 형상의 조명영역 부분을 조명광 (노광광)(IL) 에 의해 대략 균일한 조도로 조명한다. 여기서, 조명광 (IL) 으로는, 일례로서 ArF 엑시머 레이저광 (파장 193㎚) 이 사용되고 있다. 또한, 조명광 (IL) 으로 서, KrF 엑시머 레이저광 (파장 248㎚) 등의 원자외광, 또는 초고압 수은램프로부터의 자외역의 휘선 (g선, i선 등) 을 사용하는 것도 가능하다. 또한, 옵티컬 인테그레이터로는, 플라이아이 렌즈, 로드 인테그레이터 (내면 반사형 인테그레이터) 또는 회절 광학소자 등을 사용할 수 있다. 이 밖에, 조명계 (10) 로서, 예를 들어 일본 공개특허공보 평6-349701호 및 이것에 대응하는 미국특허 제5,534,970호 등에 개시되는 구성을 채용해도 된다. 본 국제출원에서 지정한 지정국 (또는 선택한 선택국) 의 국내법령이 허용하는 한, 상기 각 공보 및 대응하는 미국 특허출원 공개명세서 또는 미국 특허에 있어서의 개시를 원용하여 본 명세서의 기재의 일부로 한다. The
상기 레티클 스테이지 (RST) 상에는, 레티클 (R) 이, 예를 들어 진공흡착에 의해 고정되어 있다. 레티클 스테이지 (RST) 는, 예를 들어 리니어 모터 등을 포함하는 레티클 스테이지 구동부 (11) (도 1 에서는 도시하지 않고, 도 7 참조) 에 의해, 조명계 (10) 의 광축 (후술하는 투영광학계 (PL) 의 광축 (AX) 에 일치) 에 수직인 XY 평면내에서 미소 구동 가능함과 함께, 소정의 주사방향 (여기서는 도 1 에 있어서의 지면 (紙面) 내 좌우방향인 Y 축방향으로 한다) 으로 지정된 주사속도로 구동 가능하게 되어 있다.On the reticle stage RST, the reticle R is fixed by vacuum suction, for example. The reticle stage RST is an optical axis of the illumination system 10 (projection optical system to be described later) by, for example, a reticle stage driving unit 11 (not shown in FIG. 1, see FIG. 7) including a linear motor or the like. Scanning in a XY plane perpendicular to the optical axis AX of the X-axis) and specified in a predetermined scanning direction (here, the Y-axis direction in the horizontal direction in the ground in FIG. 1). It is possible to drive at speed.
레티클 스테이지 (RST) 의 스테이지 이동면내의 위치는, 레티클 레이저 간섭계 (이하, 「레티클 간섭계」라고 한다)(16) 에 의해, 이동거울 (15) 을 개재하여, 예를 들어 0.5~1㎚ 정도의 분해능 (分解能) 으로 상시 검출된다. 여기서, 실제로는, 레티클 스테이지 (RST) 상에는 Y 축방향에 직교하는 반사면을 갖는 이동거 울과 X 축방향에 직교하는 반사면을 갖는 이동거울이 형성되고, 이들 이동거울에 대응하여 레티클 Y 간섭계와 레티클 X 간섭계가 형성되어 있는데, 도 1 에서는 이들이 대표적으로 이동거울 (15), 레티클 간섭계 (16) 로서 나타나 있다. 또한, 예를 들어, 레티클 스테이지 (RST) 의 단면을 경면 (鏡面) 가공하여 반사면 (이동거울 (15) 의 반사면에 상당) 을 형성해도 된다. 또한, 레티클 스테이지 (RST) 의 주사방향 (본 실시형태에서는 Y 축방향) 의 위치 검출에 사용되는 X 축방향으로 신장된 반사면 대신, 적어도 1개의 코너큐브형 미러 (예를 들어 레토르 리플렉터) 를 사용해도 된다. 여기서, 레티클 Y 간섭계와 레티클 X 간섭계의 일방, 예를 들어 레티클 Y 간섭계는, 측장축을 2축 갖는 2축 간섭계로서, 이 레티클 Y 간섭계의 계측치에 기초하여 레티클 스테이지 (RST) 의 Y 위치에 더하여, Z 축 주위의 회전방향인 θz 방향의 회전도 계측할 수 있도록 되어 있다.The position in the stage moving surface of the reticle stage (RST) is, for example, a resolution of about 0.5 to 1 nm via the moving
레티클 간섭계 (16) 의 계측치는, 스테이지 제어장치 (19) 에 보내지고, 스테이지 제어장치 (19) 에서는, 이 레티클 간섭계 (16) 의 계측치에 기초하여 레티클 스테이지 (RST) 의 X, Y, θz 방향의 위치를 산출함과 함께, 이 산출된 위치정보를 주제어장치 (20) 에 공급한다. 스테이지 제어장치 (19) 에서는, 주제어장치 (20) 로부터의 지시에 따라, 레티클 스테이지 (RST) 의 위치에 기초하여 레티클 스테이지 구동부 (11) 를 개재하여 레티클 스테이지 (RST) 를 구동 제어한다.The measured value of the
레티클 (R) 의 상방에는, X 축방향으로 소정 거리 간격을 두고 한 쌍의 레티클 얼라인먼트 검출계 (12) (단, 도 1 에 있어서는 지면 안쪽의 레티클 얼라인먼트 검출계 (12) 는 도시하지 않음) 가 배치되어 있다. 각 레티클 얼라인먼트 검출 계 (12) 는, 여기서는 도시가 생략되어 있지만, 각각 조명광 (IL) 과 동일한 파장의 조명광으로 검출 대상의 마크를 조명하기 위한 낙사 (落射) 조명계와, 그 검출 대상의 마크의 이미지를 촬상하기 위한 검출계를 포함하여 구성되어 있다. 검출계는 결상광학계와 촬상소자를 포함하고 있고, 이 검출계에 의한 촬상 결과 (즉 레티클 얼라인먼트 검출계 (12) 에 의한 마크의 검출 결과) 는, 주제어장치 (20) 에 공급되어 있다. 이 경우, 낙사조명계로부터 사출된 조명광을 레티클 (R) 상으로 안내하고, 또한 그 조명에 의해 레티클 (R) 로부터 발생하는 검출광을 레티클 얼라인먼트 검출계 (12) 의 검출계로 안내하기 위한 도시하지 않은 미러 (낙사용 미러) 가 조명광 (IL) 의 광로 상에 삽탈이 자유롭게 배치되어 있고, 노광 시퀀스가 개시되면, 레티클 (R) 상의 패턴을 웨이퍼 (W) 상에 전사하기 위한 조명광 (IL) 의 조사 전에, 주제어장치 (20) 로부터의 지령에 기초하여 도시하지 않은 구동장치에 의해 낙사용 미러는 조명광 (IL) 의 광로 밖으로 퇴피된다.Above the reticle R, a pair of reticle alignment detection systems 12 (but not shown in Fig. 1, the reticle
상기 투영 유닛 (PU) 은, 레티클 스테이지 (RST) 의 도 1 에 있어서의 하방에 배치되어 있다. 투영 유닛 (PU) 은, 경통 (40) 과, 이 경통 (40) 내에 소정의 위치관계로 유지된 복수의 광학소자, 구체적으로는 Z 축방향의 공통의 광축 (AX) 을 갖는 복수의 렌즈 (렌즈 엘리먼트) 로 이루어지는 투영광학계 (PL) 를 구비하고 있다. 투영광학계 (PL) 로는, 예를 들어 양측 텔레센트릭이고 소정의 투영배율 (예를 들어 1/4배 또는 1/5배) 의 굴절광학계가 사용되고 있다. 이 때문에, 조명계 (10) 로부터의 조명광 (IL) 에 의해 레티클 (R) 의 조명영역이 조명되면, 이 레티클 (R) 을 통과한 조명광 (IL) 에 의해, 투영 유닛 (PU) (투영광학 계 (PL)) 을 개재하여 그 조명영역내의 레티클 (R) 의 회로패턴의 축소 이미지 (회로패턴의 일부 축소 이미지) 가, 표면에 레지스트 (감광제) 가 도포된 웨이퍼 (W) 상에 형성된다. The projection unit PU is disposed below the reticle stage RST in FIG. 1. The projection unit PU includes a
또한, 본 실시형태의 노광장치 (100) 에서는, 후술하는 바와 같이 액침법을 적용한 노광을 행하기 위해, 투영광학계 (PL) 를 구성하는 이미지면측 (웨이퍼 (W) 측) 에 가장 가까운 광학소자로서의 렌즈 (42) (도 3 참조) 의 근방에는, 이 렌즈 (42) 를 유지하는 경통 (40) 의 선단을 둘러싸는 상태에서, 액체 배급 유닛 (32) 이 장착되어 있다. 또한, 이 액체 배급 유닛 (32) 및 이것에 접속된 배관계의 구성 등에 관해서는 후에 상세히 서술한다.In addition, in the
투영 유닛 (PU) 의 측면에는, 오프 액시스?얼라인먼트계 (Off Axis Alignment; 이하, 「얼라인먼트계」라고 약술한다) (AS) 가 배치되어 있다. 이 얼라인먼트계 (AS) 로는, 예를 들어 웨이퍼 상의 레지스트를 감광시키지 않는 브로드 밴드의 검출 광속을 대상 마크에 조사하고, 그 대상 마크로부터의 반사광에 의해 수광면에 결상된 대상 마크의 이미지와 도시하지 않은 지표 (얼라인먼트계 (AS) 내에 형성된 지표판 상의 지표패턴) 의 이미지를 촬상소자 (CCD 등) 를 사용하여 촬상하고, 그것들의 촬상신호를 출력하는 화상처리방식의 FIA (Field Image Alignment) 계의 센서가 사용되고 있다. 또한, 얼라인먼트계 (AS) 로는, FIA 계에 한하지 않고, 코히어런트한 검출광을 대상 마크에 조사하여, 그 대상 마크로부터 발생하는 산란광 또는 회절광을 검출하거나, 또는 그 대상 마크로부터 발생하는 2개의 회절광 (예를 들어 동일 차수의 회절광, 또는 동일 방향으로 회절하는 회 절광) 을 간섭시켜 검출하는 얼라인먼트 센서를 단독으로 또는 적절히 조합하여 사용하는 것은 물론 가능하다. 이 얼라인먼트계 (AS) 의 촬상결과는, 주제어장치 (20) 에 출력되고 있다.Off-axis alignment system (hereinafter, abbreviated as "alignment system") (AS) is disposed on the side surface of the projection unit PU. In this alignment system AS, for example, a target detection beam of broadband that does not expose the resist on the wafer is irradiated to the target mark, and the image of the target mark formed on the light receiving surface by the reflected light from the target mark is not shown. An image processing method of an image processing method (FIA (Field Image Alignment) system of an image processing method of imaging an image of an index (indicator pattern on an indicator plate formed in the alignment system AS)) using an image pickup device (CCD, etc.) The sensor is being used. The alignment system AS is not limited to the FIA system, but irradiates a target mark with coherent detection light, detects scattered light or diffracted light generated from the target mark, or generates from the target mark. It is of course possible to use an alignment sensor that detects by interfering two diffracted light (for example, diffracted light of the same order or diffraction light diffracted in the same direction) alone or in appropriate combination. The imaging result of this alignment system AS is output to the
상기 스테이지 장치 (50) 는, 웨이퍼 스테이지 (WST), 이 웨이퍼 스테이지 (WST) 상에 형성된 웨이퍼 홀더 (70), 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 구동하는 웨이퍼 스테이지 구동부 (24) 등을 구비하고 있다. 상기 웨이퍼 스테이지 (WST) 는, 투영광학계 (PL) 의 도 1 에 있어서의 하방에서, 도시하지 않는 베이스 상에 배치되고, 웨이퍼 스테이지 구동부 (24) 를 구성하는 도시하지 않는 리니어 모터 등에 의해 XY 방향으로 구동되는 XY 스테이지 (31) 와, 이 XY 스테이지 (31) 상에 탑재되어, 웨이퍼 스테이지 구동부 (24) 를 구성하는 도시하지 않는 Z?틸트 구동기구에 의해, Z 축방향, 및 XY 면에 대한 경사방향 (X 축 주위의 회전방향 (θx 방향) 및 Y 축 주위의 회전방향 (θy 방향)) 으로 미소 구동되는 상기 웨이퍼 테이블 (30) 을 구비하고 있다. 이 웨이퍼 테이블 (30) 상에 상기 웨이퍼 홀더 (70) 가 탑재되고, 이 웨이퍼 홀더 (70) 에 의해 웨이퍼 (W) 가 진공흡착 등에 의해 고정되어 있다.The
이 웨이퍼 홀더 (70) 는, 도 2 의 사시도에 나타나는 바와 같이, 웨이퍼 (W) 가 탑재되는 영역 (중앙의 원형영역) 의 주위 부분 중, 정방형의 웨이퍼 테이블 (30) 의 일방의 대각선 상에 위치하는 2개의 코너의 부분이 각각 돌출하고, 타방의 대각선 상에 위치하는 2개의 코너 부분이 전술한 원형영역보다 한층 큰 원의 1/4 의 원호 형상이 되는, 특정 형상의 본체부 (70A) 와, 이 본체부 (70A) 에 대략 중 첩되도록 웨이퍼 (W) 의 탑재되는 영역의 주위에 배치된 4장의 보조 플레이트 (22a~22d) 를 구비하고 있다. 이들 보조 플레이트 (22a~22d) 의 표면은, 웨이퍼 (W) 표면과 대략 동일한 높이 (양자의 높이의 차는, 최대라도 1㎜ 정도) 로 되어 있다.As shown in the perspective view of FIG. 2, this
여기서, 도 2 에 나타나는 바와 같이, 보조 플레이트 (22a~22d) 의 각각과 웨이퍼 (W) 사이에는, 공극 (D) 가 존재하는데, 공극 (D) 의 치수는 3㎜ 이하가 되도록 설정되어 있다. 또한, 웨이퍼 (W) 에는, 그 일부에 노치 (V 자형 절결) 가 존재하는데, 이 노치의 치수는, 공극 (D) 보다 더 작아 1㎜ 정도이므로, 도시는 생략되어 있다.Here, as shown in FIG. 2, although the space | gap D exists between each of the
또한, 보조 플레이트 (22a) 에는, 그 일부에 원형 개구가 형성되고, 그 개구내에, 기준 마크판 (FM) 이 공극이 없도록 끼워져 있다. 기준 마크판 (FM) 은 그 표면이, 보조 플레이트 (22a) 와 동일 면으로 되어 있다. 기준 마크판 (FM) 의 표면에는, 적어도 한 쌍의 레티클 얼라인먼트용 기준 마크 및 얼라인먼트계 (AS) 의 베이스 라인 계측용 기준 마크 (모두 도시하지 않음) 등이 형성되어 있다. 즉, 기준 마크판 (FM) 은, 웨이퍼 테이블 (30) 의 위치 결정용 기준 부재의 역할도 하고 있다.In addition, a circular opening is formed in a part of the
도 1 로 되돌아가, 상기 XY 스테이지 (31) 는, 주사방향 (Y 축방향) 의 이동뿐만 아니라, 웨이퍼 (W) 상의 복수의 쇼트영역을 상기 조명영역과 공액인 노광영역에 위치시킬 수 있도록, 주사방향에 직교하는 비주사방향 (X 축방향) 으로도 이동 가능하게 구성되어 있고, 웨이퍼 (W) 상의 각 쇼트영역을 주사 (스캔) 노광하는 동작과, 다음 쇼트의 노광을 위한 가속 개시위치 (주사 개시위치) 까지 이동하는 동작 (쇼트영역간 이동동작) 을 반복하는 스텝 앤드 스캔 동작을 행한다.Returning to FIG. 1, the
웨이퍼 테이블 (30) 의 XY 평면내에서의 위치 (Z 축 주위의 회전 (θz 회전) 을 포함) 는, 그 웨이퍼 테이블 (30) 의 상면에 형성된 이동거울 (17) 을 개재하여, 웨이퍼 레이저 간섭계 (이하, 「웨이퍼 간섭계」라 한다)(18) 에 의해, 예를 들어 0.5~1nm 정도의 분해능으로 상시 검출되고 있다. 전술과 같이, 웨이퍼 테이블 (30) 상에는, 웨이퍼 (W) 가 웨이퍼 홀더 (70) 를 개재하여 흡착되어 고정되어 있다. 따라서, 웨이퍼 테이블 (30) 에 변형이 생기거나 하지 않는 한, 이동거울 (17) 과 웨이퍼 (W) 의 위치관계는 일정한 관계에 유지되고 있으므로, 이동거울 (17) 을 개재하여 웨이퍼 테이블 (30) 의 위치를 계측하는 것은, 이동거울 (17) 을 개재하여 웨이퍼 (W) 의 위치를 간접적으로 계측하는 것이 된다. 즉, 이동거울 (17) 의 반사면은, 웨이퍼 (W) 의 위치를 계측하는 기준으로도 되어 있고, 이동거울 (17) 은, 웨이퍼 (W) 의 위치를 계측하기 위한 기준 부재가 되어 있다.The position (including rotation about the Z axis (θz rotation) around the Z axis) of the wafer table 30 is interposed between the wafer laser interferometer (via a moving
여기서, 실제로는, 웨이퍼 테이블 (30) 상에는, 예를 들어 도 2 에 나타나는 바와 같이, 주사방향 (Y 축방향) 에 직교하는 반사면을 갖는 Y 이동거울 (17Y) 과 비주사방향 (X 축방향) 에 직교하는 반사면을 갖는 X 이동거울 (17X) 이 형성되고, 이것에 대응하여 웨이퍼 간섭계도 X 이동거울 (17X) 에 수직으로 간섭계 빔을 조사하는 X 간섭계와, Y 이동거울 (17Y) 에 수직으로 간섭계 빔을 조사하는 Y 간섭계가 형성되어 있는데, 도 1 에서는 이들이 대표적으로 이동거울 (17), 웨이퍼 간섭계 (18) 로서 나타나 있다. 또한, 웨이퍼 간섭계 (18) 의 X 간섭계 및 Y 간섭계는, 모두 측장축을 복수 갖는 다축 간섭계이고, 이들 간섭계에 의해, 웨이퍼 스테이지 (WST) (보다 정확하게는, 웨이퍼 테이블 (30)) 의 X, Y 위치 및 요잉 (yawing) (Z 축 주위의 회전인 θz 회전) 은 물론, 피칭 (X 축 주위의 회전인 θx 회전), 롤링 (Y 축 주위의 회전인 θy 회전)) 을 계측하는 것도 가능하다. 또한, 예를 들어, 웨이퍼 테이블 (30) 단면을 경면 가공하여 반사면 (이동거울 (17X, 17Y) 의 반사면에 상당) 을 형성해도 된다. 또한, 다축 간섭계는 45°기울어 웨이퍼 테이블 (30) 에 설치되는 반사면을 개재하여, 투영광학계 (PL) 가 탑재되는 가대 (도시하지 않음) 에 설치되는 반사면에 레이저 빔을 조사하여, 투영광학계 (PL) 의 광축방향 (Z 축방향) 에 관한 상대위치정보를 검출하도록 해도 된다.Here, actually, on the wafer table 30, as shown in FIG. 2, the
웨이퍼 간섭계 (18) 의 계측치는, 스테이지 제어장치 (19) 에 보내지고 있다. 스테이지 제어장치 (19) 에서는, 웨이퍼 간섭계 (18) 의 계측치에 기초하여, 웨이퍼 테이블 (30) 의 X, Y 위치, 및 θz 회전을 산출한다. 또한, 웨이퍼 간섭계 (18) 의 출력에 기초하여 웨이퍼 테이블 (30) 의 θx 회전, θy 회전이 산출 가능한 경우에는, 그것들의 회전에 의해 생기는 웨이퍼 테이블 (30) 의 XY 면내의 위치 오차를 보정한 웨이퍼 테이블 (30) 의 X, Y 위치를 산출한다. 그리고, 스테이지 제어장치 (19) 에서 산출된 웨이퍼 테이블 (30) 의 X, Y 위치, 및 θz 회전의 정보가, 주제어장치 (20) 에 공급되고 있다. 스테이지 제어장치 (19) 에서는, 주제어장치 (20) 의 지시에 따라, 웨이퍼 테이블 (30) 의 상기 위치정보에 기초하여, 웨이퍼 스테이지 구동부 (24) 를 개재하여 웨이퍼 테이블을 제어한다. The measured value of the
또한, 본 실시형태의 스테이지 제어장치 (19) 의 내부에는, 웨이퍼 스테이지 제어계 (이것에 관해서는 후에 상세히 서술한다) 와 레티클 스테이지 제어계 (도시하지 않음) 가 구축되어 있다.Moreover, inside the
다음으로, 액체 배급 유닛 (32) 에 관해, 도 3 및 도 4 에 기초하여 설명한다. 도 3 에는, 액체 배급 유닛 (32) 이, 경통 (40) 의 하단부 및 배관계와 함께 단면도로 나타나 있다. 또한, 도 4 에는, 도 3 의 B-B 선 단면도가 나타나 있다.Next, the
도 3 에 나타나는 바와 같이, 투영 유닛 (PU) 의 경통 (40) 의 이미지면측의 단부 (하단부) 에는 다른 부분에 비하여 직경이 작은 소직경부 (40a) 가 형성되어 있고, 이 소직경부 (40a) 의 선단이 하방으로 감에 따라 그 직경이 작아지는 테이퍼부 (40b) 로 되어 있다. 이 경우, 소직경부 (40a) 의 내부에 투영광학계 (PL) 를 구성하는 이미지면측에 가장 가까운 렌즈 (42) 가 유지되어 있다. 이 렌즈 (42) 는, 그 하면이 광축 (AX) 에 직교하는 XY 면에 평행으로 되어 있다.As shown in FIG. 3, the
상기 액체 배급 유닛 (32) 은, 정면 (및 측면) 에서 보아 원통형 형상을 갖고 있고, 그 중앙부에는, 도 4 에 나타나는 바와 같이, 경통 (40) 의 소직경부 (40a) 를 상방 (+Z 방향) 으로부터 하방 (-Z 방향) 으로 삽입 가능한 개구 (32a) 가 상하방향으로 형성되어 있다. 이 개구 (32a) 는, X 축방향 일측과 타측의 일부에 다른 부분에 비하여 그 직경이 큰 원호 형상부 (33a, 33b) 가 형성된 전체로서 개략 원형인 개구이다 (도 4 참조). 이 개구 (32a) 의 원호 형상부 (33a, 33b) 의 내벽면은, 도 3 에 나타나는 바와 같이, 상단부에서 하단부 근방까지는 대 략 일정한 직경을 갖고 있고, 그것보다 아래 부분에서는 하방으로 감에 따라 그 직경이 작아지는 테이퍼 형상이 되어 있다. 이 결과, 액체 배급 유닛 (32) 의 개구 (32a) 의 원호 형상부 (33a, 33b) 의 내벽면의 각각과 경통 (40) 의 소직경부 (40a) 의 테이퍼부 (40b) 의 외면 사이에, 위에서 보아 약간 말단이 넓은 (아래에서 보아 약간 선단이 가는) 액체공급구가 각각 형성되어 있다. 이하의 설명에서는, 이들 액체공급구를, 원호 형상부 (33a, 33b) 와 동일한 부호를 사용하여, 적절히「액체공급구 (33a), 액체공급구 (33b) 」라 기술하는 것으로 한다.The
상기 원호 형상부 (33a, 33b) 각각의 내벽면과 경통 (40) 의 소직경부 (40a) 사이에는, 도 3 및 도 4 로부터 알 수 있는 바와 같이, 평면에서 보아 (상방 또는 하방에서 보아) 원호 형상의 공극이 각각 형성되어 있다. 이들 공극내에, 대략 등간격으로 복수개의 공급관 (52) 의 일단부가 상하방향으로 삽입되고, 각 공급관 (52) 의 일단측의 개구단은, 액체공급구 (33a) 또는 액체공급구 (33b) 를 향하고 있다.Between the inner wall surface of each of the said arc-shaped
상기 각 공급관 (52) 의 타단은, 밸브 (62b) 를 각각 개재하여, 액체공급장치 (74) 에 그 일단이 접속된 공급관로 (66) 의 타단에 각각 접속되어 있다. 액체공급장치 (74) 는, 액체의 탱크, 가압펌프, 온도 제어장치 등을 포함하여 구성되고, 주제어장치 (20) 에 의해 제어된다. 이 경우, 대응하는 밸브 (62b) 가 개방상태일 때, 액체공급장치 (74) 가 작동되면, 예를 들어 노광장치 (100) (의 본체) 가 수납되어 있는 챔버 (도시하지 않음) 내의 온도와 동일한 정도의 온도로 온도 제어장치에 의해 온도조절된 액침용의 소정 액체가, 각 공급관 (52) 및 액체공 급구 (33a, 33b) 를 개재하여, 액체 배급 유닛 (32) 및 렌즈 (42) 와 웨이퍼 (W) 표면 사이의 공극내에 공급된다. 도 5 에는, 이렇게 하여, 액체가 공급된 상태가 나타나 있다.The other end of each said
또한, 이하에서는, 각 공급관 (52) 에 형성된 밸브 (62b) 를 모아, 밸브군 (62b) 이라고도 기술한다 (도 7 참조).In addition, below, the
또한, 액체를 공급하기 위한 탱크, 가압 펌프, 온도 제어장치, 밸브 등은, 그 모두를 노광장치 (100) 에서 구비하고 있을 필요는 없고, 적어도 일부를 노광장치 (100) 가 설치되는 공장 등의 설비로 대체할 수도 있다.In addition, the tank for supplying the liquid, the pressure pump, the temperature control device, the valve, and the like do not have to be provided with all of them in the
상기의 액체로는, 여기서는, ArF 엑시머 레이저광 (파장 193.3㎚ 의 광) 이 투과하는 초순수 (超純水; 이하, 특별히 필요한 경우를 제외하고, 단지「물」이라 기술한다) 를 사용하는 것으로 한다. 초순수는, 반도체 제조공장 등에서 용이하게 대량으로 입수할 수 있음과 함께, 웨이퍼 상의 포토레지스트나 광학렌즈 등에 대한 악영향이 없다는 이점이 있다. 또한, 초순수는 환경에 대한 악영향이 없음과 함께, 불순물의 함유량이 매우 낮기 때문에, 웨이퍼의 표면 및 렌즈 (42) 의 표면을 세정하는 작용도 기대할 수 있다. As the above liquid, ultra pure water through which ArF excimer laser light (light having a wavelength of 193.3 nm) is transmitted is used herein (except as specifically described below, hereinafter simply referred to as "water"). . Ultrapure water can be easily obtained in large quantities at semiconductor manufacturing plants and the like, and has the advantage that there is no adverse effect on photoresist, optical lens, etc. on the wafer. In addition, since ultrapure water does not adversely affect the environment and the content of impurities is very low, the action of cleaning the surface of the wafer and the surface of the
ArF 엑시머 레이저광에 대한 물의 굴절률 n 은 대략 1.47 이다. 이 물 중에서는, 조명광 (IL) 의 파장은 193㎚×1/n=약 131㎚ 로 단파장화된다.The refractive index n of water with respect to the ArF excimer laser light is approximately 1.47. In this water, the wavelength of the illumination light IL is shortened to 193 nm x 1 / n = about 131 nm.
액체 배급 유닛 (32) 의 하단면에는, 상기 원호 형상부 (33a, 33b) 각각의 외측에, 하방에서 보아 대략 반원호 형상의 소정 깊이의 오목부 (32b1, 32b2) 가 각 각 형성되어 있다. 이들 오목부 (32b1, 32b2) 의 하단부 근방은, 위에서 보아 말단이 넓은 (아래에서 보아 선단이 좁은) 단면 형상으로 각각 형성되어, 액체회수구가 되어 있다. 이하의 설명에서는, 적절히, 이들 액체회수구를, 오목부 (32b1, 32b2) 와 동일한 부호를 사용하여 「액체회수구 (32b1), 액체회수구 (32b2)」 라고 기술하는 것으로 한다. On the lower end surface of the
액체 배급 유닛 (32) 의 오목부 (32b1, 32b2) 내부의 바닥면 (상면) 에는, 상하방향의 관통구멍이 소정 간격으로 형성되고, 각 관통구멍에 회수관 (58) 의 일단이 각각 삽입되어 있다. 각 회수관 (58) 의 타단은, 밸브 (62a) 를 각각 개재하여, 액체회수장치 (72) 에 그 일단이 접속된 회수관로 (64) 의 타단에 각각 접속되어 있다. 액체회수장치 (72) 는, 액체의 탱크 및 흡인펌프 등을 포함하여 구성되고, 주제어장치 (20) 에 의해 제어된다. 이 경우, 대응하는 밸브 (62a) 가 개방상태일 때, 전술한 액체 배급 유닛 (32) 및 렌즈 (42) 와 웨이퍼 (W) 표면 사이의 공극내의 물이 액체회수구 (32b1, 32b2) 및 각 회수관 (58) 을 개재하여 액체회수장치 (72) 에 의해 회수된다. 또한, 이하에서는, 각 회수관 (58) 에 형성된 밸브 (62a) 를 모아, 밸브군 (62a) 라고도 기술하는 것으로 한다 (도 7 참조).In the bottom surface (upper surface) inside the recesses 32b 1 and 32b 2 of the
또한, 액체를 회수하기 위한 탱크, 흡인펌프, 밸브 등은, 그 모두를 노광장치 (100) 에서 구비하고 있을 필요는 없고, 적어도 일부를 노광장치 (100) 가 설치되는 공장 등의 설비로 대체할 수도 있다.In addition, the tanks, suction pumps, valves, and the like for recovering the liquid need not be all provided in the
또한, 상기 각 밸브로는, 개폐 외, 그 개방도의 조정이 가능한 조정밸브 (예를 들어 유량 제어밸브) 등이 사용되고 있다. 이들 밸브는, 주제어장치 (20) 에 의해 제어된다 (도 7 참조).In addition, as each said valve, the adjustment valve (for example, flow control valve) etc. which can adjust the opening degree other than opening and closing are used. These valves are controlled by the main controller 20 (see FIG. 7).
또한, 액체 배급 유닛 (32) 은, 스크류 (도시하지 않음) 에 의해, 경통 (40) 의 바닥부에 고정되어 있다. 그리고, 이 경통 (40) 에 장착된 상태에서는, 액체 배급 유닛 (32) 은, 도 3 으로부터도 알 수 있는 바와 같이, 그 하단면이 렌즈 (42) 의 하면 (경통 (40) 의 최하단면) 과 동일 면으로 되어 있다. 단, 이에 한하지 않고, 액체 배급 유닛 (32) 은, 그 하단면이 렌즈 (42) 의 하면보다 높게 설정되어 있어도 되고, 낮게 설정되어 있어도 된다. In addition, the
본 실시형태의 노광장치 (100) 에서는, 또한, 웨이퍼 (W) 의 이른바 오토 포커스, 오토 레벨링을 위한, 초점위치 검출계가 형성되어 있다. 이하, 이 초점위치 검출계에 관해 도 6 에 기초하여 설명한다.In the
도 6 에 있어서, 렌즈 (42) 와 경통 (40) 의 테이퍼부 (40b) 사이에는 렌즈 (42) 와 동일 소재로 이루어지고, 이 렌즈에 밀착된 한 쌍의 프리즘 (44A, 44B) 이 형성되어 있다.In Fig. 6, between the
또한, 경통 (40) 의 소직경부 (40a) 를 제외한 대직경부 (40c) 의 하단의 근방에는, 경통 (40) 의 내부와 외부를 연통하는 수평방향으로 연장되는 한 쌍의 관통구멍 (40d, 40e) 이 형성되어 있다. 이들 관통구멍 (40d, 40e) 각각의 안쪽 (전술한 공극측) 의 단부에는, 직각 프리즘 (46A, 46B) 이 각각 배치되어, 경통 (40) 에 고정되어 있다. In addition, in the vicinity of the lower end of the
경통 (40) 외부에는, 일방의 관통구멍 (40d) 에 대향하여, 조사계 (90a) 가 배치되어 있다. 또한, 경통 (40) 외부에는, 타방의 관통구멍 (40e) 에 대향하여, 조사계 (90a) 와 함께 초점위치 검출계를 구성하는 수광계 (90b) 가 배치되어 있다. 조사계 (90a) 는, 도 1 의 주제어장치 (20) 에 의해 온오프가 제어되는 광원을 갖고, 투영광학계 (PL) 의 결상면을 향하여 다수의 핀 홀 또는 슬릿의 이미지를 형성하기 위한 광속을 수평방향으로 사출한다. 이 사출된 광속은, 직각 프리즘 (46A) 에 의해 연직 하방을 향하여 반사되어, 전술한 프리즘 (44A) 에 의해 웨이퍼 (W) 표면에 광축 (AX) 에 대하여 경사방향으로부터 조사된다. 한편, 웨이퍼 (W) 표면에서 반사된 이들 광속의 반사광속은, 전술한 프리즘 (44B) 에서 연직 상방을 향하여 반사되고, 다시 직각 프리즘 (46B) 에서 수평방향을 향하여 반사되어, 수광계 (90b) 에 의해 수광된다. 이와 같이, 본 실시형태에서는, 조사계 (90a), 수광계 (90b), 프리즘 (44A, 44B) 및 직각 프리즘 (46A, 46B) 를 포함하여, 예를 들어 일본 공개특허공보 평6-283403호 및 이것에 대응하는 미국특허 제5,448,332호 등에 개시되는 것과 동일한 사입사 (斜入射) 방식의 다점초점 위치 검출계로 이루어지는 초점위치 검출계가 구성되어 있다. 이하에서는, 이 초점위치 검출계를 초점위치 검출계 (90a, 90b) 라 기술하는 것으로 한다. 본 국제출원에서 지정한 지정국 (또는 선택한 선택국) 의 국내법령이 허용하는 한, 상기 공보 및 대응하는 미국특허에 있어서의 개시를 원용하여 본 명세서의 기재의 일부로 한다.On the outside of the
초점위치 검출계 (90a, 90b) 의 수광계 (90b) 의 출력인 초점 어긋남 신호 (디포커스 신호) 는 스테이지 제어장치 (19) 에 공급되어 있다 (도 7 참조). 스테이지 제어장치 (19) 는, 주사노광시 등에, 수광계 (90b) 로부터의 초점 어긋남 신호 (디포커스 신호), 예를 들어 S 커브 신호에 기초하여 웨이퍼 (W) 표면의 Z 위치 및 θx, θy 회전을 산출하여, 그 산출결과를 주제어장치 (20) 에 보낸다. 또한, 스테이지 제어장치 (19) 는, 산출한 웨이퍼 (W) 표면의 Z 위치 및 θx, θy 회전이 그것들의 목표치에 대한 차가 0 이 되도록, 즉 초점 어긋남이 0 이 되도록, 웨이퍼 스테이지 구동부 (24) 를 개재하여 웨이퍼 테이블 (30) 의 Z 축방향으로의 이동, 및 2차원방향의 경사 (즉, θx, θy 방향의 회전) 를 제어함으로써, 조명광 (IL) 의 조사영역 (전술한 조명영역에 대하여 광학적으로 공액관계에 있는 영역 (노광량역)) 내에서 투영광학계 (PL) 의 결상면과 웨이퍼 (W) 의 표면을 실질적으로 합치시키는 오토 포커스 (자동 초점 정합) 및 오토 레벨링을 실행한다. 또한, 초점위치 검출계 (90a, 90b) 는, 예를 들어 일본 특허출원 제2003-367041호에서 제안되어 있는 바와 같이, 액체 배급 유닛 (32) 의 일부를 광원으로부터의 광에 대하여 투명한 유리로 하여, 이 유리를 이용하여 전술한 검출을 하는 것이어도 된다.The focus shift signal (defocus signal) that is the output of the
또한, 웨이퍼 테이블 (30) 의 X, Y, Z 위치에 관해서는, 웨이퍼 테이블 (30) 상으로의 물의 공급에 기인하는 웨이퍼 (W) 나 기준 마크의 위치 어긋남, 또는 제어 지연 등에 의한 영향이 최대한 억제되도록, 피드 포워드 제어에 의한 추력 지령치의 보정이 행해지고 있다. 이것에 관해서는 후술한다.In addition, with respect to the X, Y, and Z positions of the wafer table 30, the influence due to the positional shift of the wafer W or the reference mark due to the supply of water onto the wafer table 30, the reference mark, or the control delay is maximized. The thrust command value by feed forward control is corrected so as to be suppressed. This will be described later.
도 7 에는, 노광장치 (100) 의 제어계의 구성이 일부 생략되어 블록도로 나 타나 있다. 이 제어계는, 워크스테이션 (또는 마이크로 컴퓨터) 등으로 이루어지는 주제어장치 (20) 및 이 배하 (配下) 에 있는 스테이지 제어장치 (19) 등을 중심으로 구성되어 있다. 7 shows a block diagram with a part of the configuration of the control system of the
도 8 에는, 스테이지 제어장치 (19) 의 내부에 구축된 웨이퍼 스테이지 제어계 (26) 의 블록도가, 제어 대상인 웨이퍼 스테이지계 (56) 와 함께 나타나 있다. 이 도 8 에 나타나는 바와 같이, 웨이퍼 스테이지 제어계 (26) 는, 목표치 출력부 (28), 감산기 (29), 제어부 (36), 보정치 생성부 (38), 가산기 (39) 및 연산부 (54) 등을 포함하여 구성되어 있다. 8, the block diagram of the wafer
상기 목표치 출력부 (28) 는, 주제어장치 (20) 로부터의 지시에 따라, 웨이퍼 테이블 (30) 에 대한 위치 지령 프로파일을 작성하여, 그 프로파일에 있어서의 단위시간당 위치 지령, 즉 웨이퍼 테이블 (30) 의 X, Y, Z, θx, θy, θz 의 6자유도방향의 위치의 목표치 Tgt (=(X, Y, 0, 0, 0, 0)) 를 생성하고, 감산기 (29) 및 보정치 생성부 (38) 에 대하여 각각 출력한다.According to the instruction from the
감산기 (29) 는, 각 자유도방향에 관한 상기 목표치 Tgt 와 웨이퍼 테이블 (30) 의 각 자유도방향의 실측치 (관측치 o=(x, y, z, θx, θy, θz)) 와의 차인 위치편차 Δ(=Δx=X-x, Δy=Y-y, Δz=O-z, Δθx=O-θx, Δθy=O-θy, Δθz=O-θz) 를 연산하는 것이다.The
제어부 (36) 는, 감산기 (29) 로부터 출력되는 위치편차 (Δ) 를 입력으로 하여 예를 들어 (비례+적분) 제어동작을 각 자유도방향에 관해서 개별적으로 실시 하여, 웨이퍼 스테이지계 (56) 에 대한 각 자유도방향의 추력의 지령치 P(=(Px, Py, Pz, Pθx, Pθy, Pθz)) 를 조작량으로서 생성하는 PI 컨트롤러 등을 포함하여 구성되어 있다.The
가산기 (39) 는, 제어부 (36) 로부터의 추력의 지령치 (P) 와, 후술하는 보정치 생성부 (38) 의 출력인 추력의 보정치 -E(=(-Ex, -Ey, -Ez, 0, 0, 0)) 를 각 자유도방향마다 가산하고, 보정 후의 추력 지령 (P+(-E))=(Px-Ex, Py-Ey, Pz-Ez, Pθx, Pθy, Pθz) 를 웨이퍼 스테이지계 (56) 에 대하여 출력한다.The
웨이퍼 스테이지계 (56) 는, 웨이퍼 스테이지 제어계 (26) 의 제어 대상에 상당하는 계로서, 가산기 (39) 로부터 출력되는 추력 지령을 입력하고, 웨이퍼 테이블 (30) 의 위치정보를 출력하는 계이다. 즉, 이 웨이퍼 스테이지계 (56) 는, 가산기 (39) 로부터 출력되는 추력 지령이 부여되는 상기 웨이퍼 스테이지 구동부 (24) 와, 이 웨이퍼 스테이지 구동부 (24) 에 의해 6자유도방향으로 구동되는 웨이퍼 테이블 (30) 과, 이 웨이퍼 테이블 (30) 의 위치를 계측하는 위치계측계, 즉 웨이퍼 간섭계 (18) 및 초점위치 검출계 (90a, 90b) 가 실질적으로 이것에 상당한다.The
웨이퍼 스테이지 구동부 (24) 는, 추력 지령 (P+(-E)) 이 부여되면, 이것을 각 액츄에이터에 대한 조작량으로 변환하는 변환부를 포함하여 구성되어 있다.The
상기 연산부 (54) 는, 위치계측계의 출력인 웨이퍼 간섭계 (18) 의 계측치에 기초하여 웨이퍼 테이블 (30) 의 X 축, Y 축 및 θz 방향의 위치정보를 산출함과 함께, 동일하게 위치계측계의 출력인 초점위치 검출계 (90a, 90b) 의 출력에 기초하여 웨이퍼 테이블 (30) 의 Z 축, θx 및 θy 방향의 위치정보를 산출한다. 이 연산부 (54) 에서 산출되는 웨이퍼 테이블 (30) 의 6자유도방향의 위치정보가, 주제어장치 (20) 에 공급되고 있다. 또한, 후술하는 주사노광시에는, 이 연산부 (54) 에서 산출되는 웨이퍼 테이블 (30) 의 X, Y 면내의 위치정보가 도시하지 않는 동기위치 연산부에 입력되고, 이 동기위치 연산부에 의해 도시하지 않은 레티클 스테이지 제어계에 대하여, 위치의 목표치가 부여되도록 되어 있다.The
상기 보정치 생성부 (38) 에는, 목표치 출력부 (28) 로부터의 위치의 목표치 Tgt 외, 주제어장치 (20) 로부터, 설정조건인 유량 (Q), 접촉각 (θ) 의 값이 입력되어 있다. 그리고, 이 보정치 생성부 (38) 는, 다음 식 (3), (4), (5) 에 기초하여서, X 방향 오차 (Ex'), Y 방향 오차 (Ey'), Z 방향 오차 (Ez') 를 각각 산출하고, 그 산출결과를 소정의 변환연산에 의해 추력의 보정값 (-Ex, -Ey, -Ez) 으로 변환하여, 가산기 (39) 에 대하여 피드 포워드 입력한다.In addition to the target value T gt of the position from the target
Ex'=f(X, Y, Vx, Vy, Q, θ) --- (3)E x '= f (X, Y, V x , V y , Q, θ) --- (3)
Ey'=g(X, Y, Vx, Vy, Q, θ) --- (4)E y '= g (X, Y, V x , V y , Q, θ) --- (4)
Ez'=h(X, Y, Vx, Vy, Q, θ) --- (5)E z '= h (X, Y, V x , V y , Q, θ) --- (5)
상기 식 (3), (4), (5) 중의 파라미터 X, Y 는, 목표치 출력부 (28) 로부터 의 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 위치의 지령치, 파라미터 Vx, Vy 는 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 이동속도 (이것은, i번째의 위치의 지령치 Xi, Yi 와 (i+1) 번째의 위치의 지령치 Xi +1, Yi +1 의 차와, 샘플링 간격 Δt 에 기초하여 산출된다), 파라미터 Q 는, 공급되는 물의 유량, 파라미터 θ 는, 물의 웨이퍼 (웨이퍼 상의 레지스트 또는 그 코팅층) 에 대한 접촉각 (contact angle) 이다.The formula (3), (4), (5) the parameters X, Y, the command value, a parameter V x, V y of the position of the wafer stage (WST) from the target
여기서, 상기 식 (3), (4), (5) 에, 파라미터 X, Y 가 포함되어 있는 것은, 물의 공급에 수반하여 그 압력 및 표면 장력 등의 힘이 웨이퍼 (W), 웨이퍼 테이블 (30) 등에 작용하는데, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 스테이지 좌표계 상에 있어서의 위치가 다르면, 상기 힘에 기인하는 웨이퍼 테이블 (30) 표면의 형상 변화가 달라지기 때문이다.Here, in the above formulas (3), (4) and (5), the parameters X and Y are included in the wafer W and the wafer table 30 due to the supply of water, such as pressure and surface tension. This is because, if the position on the stage coordinate system of the wafer stage WST is different, the shape change of the surface of the wafer table 30 due to the force varies.
또한, 파라미터 Vx, Vy 가 포함되어 있는 것은, 다음과 같은 이유이다. 즉, 웨이퍼 테이블 (30) 이 XY 면내의 소정 방향으로 이동할 때에는, 그 이동방향 및 이동속도에 따른 물의 흐름이 생긴다. 이 흐름은, 비압축성 점성 유체이고, 또한 뉴턴의 점성의 법칙이 성립하는 뉴턴 유체인 물이, 웨이퍼 표면과 렌즈 (42) 하면의 상대 변위에 따라 전단력을 받는 것에 기인하여 생기는, 층류 쿠엣트 (Couette) 흐름이 된다. 즉, 웨이퍼 테이블 (30) 의 이동속도가, 물의 유속, 나아가서는 물의 압력을 결정하는 파라미터의 하나로 되어 있다.The parameters V x and V y are included for the following reason. In other words, when the wafer table 30 moves in a predetermined direction in the XY plane, water flows according to the moving direction and the moving speed. This flow is an incompressible viscous fluid and a laminar flow cueette caused by water being a Newtonian fluid to which Newton's law of viscosity holds, which is subjected to shearing forces in accordance with the relative displacement of the wafer surface and the lower surface of the lens 42. ) Flows. That is, the moving speed of the wafer table 30 is one of the parameters for determining the flow velocity of water and further the pressure of the water.
또한, 파라미터 Q 가 포함되어 있는 것은, 공급되는 물의 유량이 물의 압력을 결정하는 파라미터의 하나이기 때문이다.In addition, the parameter Q is included because the flow rate of the water to be supplied is one of the parameters for determining the pressure of the water.
또한, 파라미터 θ (접촉각 θ) 가 포함되어 있는 것은, 다음과 같은 이유에 의한다.The parameter θ (contact angle θ) is included for the following reasons.
고체 (예를 들어 웨이퍼) 와 액체 (예를 들어 물) 의 접촉에 있어서, 고체의 표면 장력 (표면 에너지) 을 γs, 고액 계면 장력 (고액 2상 (相) 간의 계면 에너지) 을 γSL, 액체의 표면 장력 (표면 에너지) 를 γL 로 하였을 때, 접촉각 θ 는, 다음 식 (6) 의 영의 식 (Young's equation) 으로 표시된다.In the contact between a solid (for example, wafer) and a liquid (for example, water), the surface tension (surface energy) of the solid is γ s , and the solid-liquid interfacial tension (interface energy between solid-liquid two phases) is γ SL , When the surface tension (surface energy) of the liquid is γ L , the contact angle θ is represented by a Young's equation of the following equation (6).
γL?COSθ=(γS-γSL) ---(6)γ L ? COSθ = (γ S -γ SL ) --- (6)
이와 같이, 웨이퍼 테이블 및 웨이퍼에 작용하는 힘의 일부인 물의 표면 장력 γL 과 접촉각 θ 사이에는, 소정의 관계가 있기 때문에, 표면 장력에 영향을 주는 파라미터로서 접촉각을 포함하고 있다. 접촉각은 예를 들어 육안이나 화상 계측에 의해 구할 수 있다.Thus, since there is a predetermined relationship between the surface tension γ L of the water, which is part of the force acting on the wafer table and the wafer, and the contact angle θ, the contact angle is included as a parameter affecting the surface tension. Contact angle can be calculated | required by visual observation or image measurement, for example.
본 실시형태에서는, 상기 식 (3), (4), (5) 는, 노광장치 (100) 를 사용하여 실제로 행한 계측용 노광 (테스트 노광) 의 결과에 기초하여, 미리 정해져 있다. 이하, 이것에 관해서 설명한다.In this embodiment, said Formula (3), (4), (5) is previously determined based on the result of the measurement exposure (test exposure) actually performed using the
전제로서, 레티클 스테이지 (RST) 상에는 계측용 레티클 (이하, 편의상「계측용 레티클 (RT)」이라 기술한다) 이 로드되어 있는 것으로 한다. 또한, 웨이퍼 스테이지 (WST) 는, 웨이퍼 교환 위치에 있고, 웨이퍼 홀더 (70) 상에 계측용 웨이퍼 (이하, 편의상「계측용 웨이퍼 (WT)」라고 기술한다) 가 로드되어 있는 것으 로 한다. The (hereinafter described as "reticle (R T) for measurement" hereinafter for convenience) as a premise, reticle stage (RST) for measuring the reticle formed on it is assumed that the load. In addition, the wafer stage (WST) is (are described referred to as "(W T) wafer for measurement" for convenience), the wafer is in the exchange position, the
여기서, 계측용 레티클 (RT) 로는, 예를 들어 직사각형 유리기판의 일면 (패턴면) 에 패턴영역이 형성되고, 그 패턴영역내에, 복수의 계측 마크가, 소정의 간격으로, 매트릭스 형상으로 배치된 것이 사용된다. 또한, 이 계측용 레티클 (RT) 에는, 복수 쌍의 레티클 얼라인먼트 마크가 형성되어 있다. 계측용 레티클 (RT) 상에는, 패턴영역의 중심과의 위치관계가 기지인 웨이퍼 마크 (얼라인먼트 마크) 도 배치되어 있다. 이 웨이퍼 마크는, 계측용 웨이퍼 (WT) 의 제조의 과정에서 행해지는 주사노광시에, 계측 마크와 함께 웨이퍼 상에 전사된다. Here, as the measurement reticle R T , for example, a pattern region is formed on one surface (pattern surface) of a rectangular glass substrate, and a plurality of measurement marks are arranged in a matrix shape at predetermined intervals in the pattern region. Is used. In addition, a plurality of pairs of reticle alignment marks are formed in this measurement reticle R T. On the measurement reticle R T , a wafer mark (alignment mark) having a known positional relationship with the center of the pattern region is also arranged. This wafer mark is transferred onto the wafer together with the measurement mark at the time of scanning exposure performed in the process of manufacturing the measurement wafer W T.
또한, 상기 계측용 웨이퍼 (WT) 로서, 디바이스 제조라인을 구성하는 고정밀도의 투영노광장치 (액침법을 채용하지 않은 노광장치가 바람직하다) 에 의해 상기 계측용 레티클 (RT) 의 패턴이 복수의 쇼트영역에 전사되어, 각 쇼트영역에 복수의 계측 마크의 이미지 (예를 들어 레지스트 이미지 또는 에칭 이미지) 가 형성된 웨이퍼가 사용된다. 이 계측용 웨이퍼 (WT) 의 각 쇼트영역에는, 얼라인먼트 마크 (웨이퍼 마크) 가 각각 부설되어 있다. 또한, 이 계측용 웨이퍼 (WT) 의 표면에는, 도시하지 않은 코터?디벨롭퍼 (C/D) 에 의해, 포토레지스트가 도포되어 있다. 또한, 이 계측용 웨이퍼 (WT) 가, 전술한 식 (3), (4), (5) 의 함수를 작성하기 위한 시료가 되고, 이미 형성되어 있는 계측 마크의 이미지가, 그것들의 함수를 작성 하기 위해 계측되는 위치 어긋남 양의 기준이 된다.In addition, a pattern of high precision (the exposure apparatus is preferably not employed the immersion method) is also a projection exposure apparatus of the reticle (R T) for the measurement by which, as the measurement wafer (W T) for, configure the device production line A wafer which is transferred to a plurality of shot regions and in which an image (for example, a resist image or an etching image) of a plurality of measurement marks is formed in each shot region is used. An alignment mark (wafer mark) is provided in each shot region of the measurement wafer W T , respectively. Further, the surface of the wafer for the measurement (W T), is by a not illustrated coater? Development roppeo (C / D), the photoresist is applied. In addition, this is measuring the wafer (W T) for, and the sample to create a function of the above-described formula (3), (4), (5), an image of the measuring mark which is already formed, for their function It becomes the standard of the amount of misalignment measured to prepare.
또한, 이미 형성되어 있는 웨이퍼 (WT) 의 각 계측 마크의 이미지의 설계상의 형성위치로부터의 위치 어긋남 양 (dx, dy) 은, 미리 구해져 있고, 도시하지 않는 메모리에 저장되어 있는 것으로 한다.Further, it becomes position shift amount from the formation position of the design of the image of each measuring mark of the wafer (W T) already formed (dx, dy) is obtain in advance, it is assumed that stored in the memory (not shown).
다음으로, 통상의 스캐닝?스테퍼와 동일한 순서로, 레티클 얼라인먼트가 행하여진다. 단, 본 실시형태의 노광장치 (100) 에서는, 조명광 (IL) 이 레티클 얼라인먼트용 검출광으로서 사용되기 때문에, 투영광학계 (PL) 의 이미지면 측단에 위치하는 렌즈 (42) 와 기준 마크판 (FM) 사이에 물이 공급된 상태로, 레티클 얼라인먼트가 행하여진다. Next, reticle alignment is performed in the same order as in normal scanning stepper. However, in the
즉, 주제어장치 (20) 의 지시에 기초하여, 스테이지 제어장치 (19) 가, 레티클 간섭계 (16) 의 계측치에 기초하여, 레티클 스테이지 구동부 (11) 를 개재하여, 조명계 (10) 에 의한 조명광의 조사영역의 대략 중심이 계측용 레티클 (RT) 의 대략 중심에 일치하도록 레티클 스테이지 (RST) 를 이동시킴과 함께, 웨이퍼 간섭계 (18) 의 계측치에 기초하여 웨이퍼 스테이지 구동부 (24) 를 개재하여, 그 계측용 레티클 (RT) 의 패턴의 투영광학계 (PL) 에 의한 투영위치에 기준 마크판 (FM) 이 위치하는 위치 (이하「소정의 기준위치」라고 부른다) 에 웨이퍼 테이블 (30) 을 이동시킨다.That is, based on the instruction | command of the
다음으로, 주제어장치 (20) 가, 액체공급장치 (74) 의 작동을 개시함과 함께, 밸브군 (62b) 의 각 밸브를 소정 개방도로 연다. 이것에 의해, 모든 공급 관 (52) 으로부터 액체 배급 유닛 (32) 의 액체공급구 (33a, 33b) 를 개재하여 급수가 개시되고, 소정 시간 경과후, 렌즈 (42) 와 기준 마크판 (FM) 표면 사이의 공극이 공급된 물로 채워지게 된다. 이어서, 주제어장치 (20) 는, 밸브군 (62a) 의 각 밸브를 소정의 개방도로 열어, 렌즈 (42) 하방으로부터 외측으로 흘러나간 물을, 액체회수구 (32b1, 32b2) 및 각 회수관 (58) 을 개재하여 액체회수장치 (72) 로 회수한다. 도 5 에는, 이때의 상태가 나타나 있다.Next, the
주제어장치 (20) 는, 레티클 얼라인먼트가 행해지는 동안, 단위시간 당 공급되는 물의 유량과 회수되는 물의 유량이 대략 동일해지도록, 밸브군 (62b) 의 각 밸브 및 밸브군 (62a) 의 각 밸브의 개방도를 조정한다. 따라서, 렌즈 (42) 와 기준 마크판 (FM) 사이의 공극에는, 일정량의 물이 항상 유지된다. 또한, 이 경우, 렌즈 (42) 와 기준 마크판 (FM) 사이의 공극은 최대라도 1㎜ 정도로 되어 있기 때문에, 물은 그 표면 장력에 의해 액체 배급 유닛 (32) 과 기준 마크판 (FM) 사이에 유지되어, 액체 배급 유닛 (32) 의 외측에는 거의 누출되지 않도록 되어 있다.The
전술한 바와 같이, 급수가 개시되고, 소정 시간 경과 후, 렌즈 (42) 와 기준 마크판 (FM) 표면 사이의 공극이 공급된 물로 채워지게 되면, 주제어장치 (20) 는, 기준 마크판 (FM) 상의 한 쌍의 제 1 기준 마크와, 그 제 1 기준 마크에 대응하는 계측용 레티클 (RT) 상의 한 쌍의 레티클 얼라인먼트 마크의 상대위치를 전술한 한 쌍의 레티클 얼라인먼트 검출계 (12) 를 사용하여 검출한다. 그리고, 주제어장 치 (20) 에서는, 레티클 얼라인먼트 검출계 (12) 의 검출결과와, 스테이지 제어장치 (19) 를 개재하여 얻어지는 그 검출시의 레티클 스테이지 (RST) 의 XY 면내의 위치정보 및 웨이퍼 테이블 (30) 의 XY 면내의 위치정보를 메모리에 기억한다. 이어서, 주제어장치 (20) 에서는, 웨이퍼 스테이지 (WST) 및 레티클 스테이지 (RST) 를, 각각 소정 거리만큼 Y 축 방향을 따라 서로 역방향으로 이동하여, 기준 마크판 (FM) 상의 별도의 한 쌍의 제 1 기준 마크와, 그 제 1 기준 마크에 대응하는 계측용 레티클 (RT) 상의 별도의 한 쌍의 레티클 얼라인먼트 마크의 상대위치를 전술한 한 쌍의 레티클 얼라인먼트 검출계 (12) 를 사용하여 검출한다. 그리고, 주제어장치 (20) 에서는, 레티클 얼라인먼트 검출계 (12) 의 검출결과와, 스테이지 제어장치 (19) 를 개재하여 얻어지는 그 검출시의 레티클 스테이지 (RST) 의 XY 면내의 위치정보 및 웨이퍼 테이블 (30) 의 XY 면내의 위치정보를 메모리에 기억한다. 또한, 계속해서 상기와 동일하게 하여, 기준 마크판 (FM) 상의 또 다른 별도의 한 쌍의 제 1 기준 마크와, 그 제 1 기준 마크에 대응하는 레티클 얼라인먼트 마크의 상대위치관계를 추가로 계측해도 된다. As described above, when the water supply is started and after a predetermined time has elapsed, when the gap between the
그리고, 주제어장치 (20) 에서는, 이렇게 하여 얻어진 적어도 2쌍의 제 1 기준 마크와 대응하는 레티클 얼라인먼트 마크의 상대위치관계의 정보와, 각각의 계측시의 레티클 스테이지 (RST) 의 XY 면내의 위치정보 및 웨이퍼 테이블 (30) 의 XY 면내의 위치정보를 사용하여, 레티클 간섭계 (16) 의 측장축에 의해 규정되는 레티클 스테이지 좌표계와 웨이퍼 간섭계 (18) 의 측장축에 의해 규정되는 웨이퍼 스테이지 좌표계의 상대위치관계를 구한다. 이것에 의해, 레티클 얼라인먼트가 종료한다. 후술하는 주사노광에서는, 웨이퍼 스테이지 좌표계의 Y 축방향으로 레티클 스테이지 (RST) 와 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 동기주사함으로써 주사노광을 행하는데, 그때에는, 이 레티클 스테이지 좌표계와 웨이퍼 스테이지 좌표계의 상대위치관계에 기초하여, 레티클 스테이지 (RST) 의 주사가 행해지게 된다.Then, in the
이렇게 하여, 레티클 얼라인먼트가 종료하면, 얼라인먼트계 (AS) 의 베이스 라인 계측이 행해지는데, 본 실시형태에서는, 이것에 앞서, 주제어장치 (20) 는, 기준 마크판 (FM) 이 투영 유닛 (PU) 의 바로 아래에 있는 상태에서, 밸브군 (62b) 의 각 밸브를 닫아 물의 공급을 정지한다. 이 때, 밸브군 (62a) 의 각 밸브는 열린 상태이다. 따라서, 액체회수장치 (72) 에 의해 물의 회수는 계속 진행되고 있다. 그리고, 액체회수장치 (72) 에 의해 기준 마크판 (FM) 상의 물이 대략 완전히 회수되면, 주제어장치 (20) 는, 웨이퍼 테이블 (30) 을 전술한 소정의 기준위치로 되돌리고, 그 위치로부터 소정 량, 예를 들어 베이스 라인의 설계치만큼 XY 면내에서 이동하여 얼라인먼트계 (AS) 를 사용하여 기준 마크판 (FM) 상의 제 2 기준 마크를 검출한다. 주제어장치 (20) 에서는, 이 때 얻어지는 얼라인먼트계 (AS) 의 검출중심과 제 2 기준 마크의 상대위치관계의 정보 및 앞서 웨이퍼 테이블 (30) 이 기준위치에 위치 결정되었을 때에 계측한 한 쌍의 제 1 기준 마크와 그 제 1 기준 마크에 대응하는 한 쌍의 레티클 얼라인먼트 마크의 상대위치관계의 정보와, 각각의 계측시의 웨이퍼 테이블 (30) 의 XY 면내의 위치정보와, 베이스 라인의 설계치와, 기지인 제 1 기준 마크 및 제 2 기준 마크의 위치관계에 기초하 여, 얼라인먼트계 (AS) 의 베이스 라인, 즉 레티클 패턴의 투영 중심과 얼라인먼트계 (AS) 의 검출 중심 (지표 중심) 의 거리 (위치관계) 를 산출한다.In this way, when the reticle alignment ends, baseline measurement of the alignment system AS is performed. In the present embodiment, the
이렇게 하여 구한 베이스 라인을, 후술하는 EGA 방식의 웨이퍼 얼라인먼트의 결과로서 얻어지는 웨이퍼 상의 각 쇼트영역의 배열좌표와 함께 사용함으로써, 각 쇼트영역을 레티클 패턴의 투영위치에 확실히 위치정합할 수 있다.By using the base line thus obtained together with the arrangement coordinates of the respective shot regions on the wafer obtained as a result of the wafer alignment of the EGA method described later, each shot region can be reliably positioned at the projection position of the reticle pattern.
단, 본 실시형태에서는, 베이스 라인 산출의 기초가 되는, 한 쌍의 제 1 기준 마크와 그 제 1 기준 마크에 대응하는 한 쌍의 레티클 얼라인먼트 마크의 상대위치관계의 정보의 계측결과에, 레티클 얼라인먼트시의 물의 공급에 수반하는 웨이퍼 테이블 (30) 의 변형에 기인하는 한 쌍의 제 1 기준 마크의 위치 어긋남분의 오차가 포함되기 때문에, 그 오차분만큼 베이스 라인을 보정할 필요가 있다. 이 오차는, 물의 압력 및 표면 장력에 따른 값이 되는데, 본 실시형태에서는, 미리, 시뮬레이션을 행하여, 한 쌍의 제 1 기준 마크의 위치 어긋남 δX, δY 를 구하여, 메모리에 기억하고 있다.However, in the present embodiment, the reticle alignment is performed on the measurement result of the relative positional relationship information between the pair of first reference marks and the pair of reticle alignment marks corresponding to the first reference mark, which are the basis of the baseline calculation. Since the error of the position shift of a pair of 1st reference marks resulting from the deformation | transformation of the wafer table 30 with the supply of the water of time is included, it is necessary to correct | amend a baseline only by the error. This error is a value corresponding to the water pressure and the surface tension. In this embodiment, simulation is performed in advance, and the positional shifts δX and δY of the pair of first reference marks are obtained and stored in the memory.
그래서, 전술한 베이스 라인의 계측이 종료하면, 주제어장치 (20) 에서는, 계측한 베이스 라인을 상기 보정치분만큼 보정한 보정 후의 베이스 라인을 새로운 베이스 라인으로서, 메모리에 기억한다. Therefore, when the measurement of the base line described above is finished, the
다음으로, 로드된 계측용 웨이퍼 (WT) 에 대하여, EGA (Enhanced Global Alignment; 인핸스드 글로벌 얼라인먼트) 등의 웨이퍼 얼라인먼트가 실행된다. 즉, 주제어장치 (20) 에 의해, 웨이퍼 (WT) 상에 이미 형성되어 있는 복수 쇼트영역 중에서 선택된 특정한 복수의 쇼트영역 (샘플 쇼트영역) 에 각각 부설된 웨이퍼 마크가 얼라인먼트계 (AS) 의 검출시야내에 순차적으로 위치하도록, 스테이지 제어장치 (19) 및 웨이퍼 스테이지 구동부 (24) 를 개재하여 웨이퍼 테이블 (30) 의 위치 결정이 순차적으로 실행된다. 이 위치 결정마다, 주제어장치 (20) 는, 웨이퍼 마크를 얼라인먼트계 (AS) 에 의해 검출한다. Next, wafer alignment such as EGA (Enhanced Global Alignment) is performed on the loaded measurement wafer W T. That is, the
이어서, 주제어장치 (20) 는 웨이퍼 마크의 검출결과인, 지표 중심에 대한 웨이퍼 마크의 위치와, 그 때의 웨이퍼 테이블 (30) 의 XY 면내의 위치정보에 기초하여, 각 웨이퍼 마크의 웨이퍼 스테이지 좌표계 상의 위치좌표를 각각 산출한다. 그리고, 주제어장치 (20) 에서는, 산출한 웨이퍼 마크의 위치좌표를 사용하여, 예를 들어 일본 공개특허공보 소61-44429호 및 이것에 대응하는 미국특허 제4,780,617호 등에 개시되는 최소자승법을 사용한 통계연산을 실행하여, 계측용 웨이퍼 (WT) 의 각 쇼트영역의 배열 좌표계와 웨이퍼 스테이지 좌표계의 회전 성분, 스케일링 성분, 오프셋 성분, 웨이퍼 스테이지 좌표계의 X 축과 Y 축의 직교도 성분 등의 소정의 회귀 모델의 파라미터를 산출하여, 그 파라미터를 회귀 모델에 대입하고, 계측용 웨이퍼 (WT) 상의 각 쇼트영역의 배열 좌표, 즉 각 쇼트영역의 중심의 위치 좌표를 산출하여, 도시하지 않은 메모리에 기억한다. 이 때 산출된 각 쇼트영역의 중심 위치 좌표가, 후술하는 계측용 웨이퍼의 계측결과와 웨이퍼 스테이지 좌표계의 관련 부여에 사용된다.Subsequently, the
또한, 본 국제출원에서 지정한 지정국 (또는 선택한 선택국) 의 국내법령이 허용하는 한, 상기 공보 및 대응하는 미국특허에 있어서의 개시를 원용하여 본 명세서의 기재의 일부로 한다.In addition, as long as the national legislation of the designated country (or selected selected country) specified in this international application permits, the disclosure in the above publication and the corresponding US patent are incorporated herein by reference.
상기의 웨이퍼 얼라인먼트가 종료하면, 주제어장치 (20) 의 지시에 기초하여, 스테이지 제어장치 (19) 가, 레티클 간섭계 (16) 의 계측치에 기초하여, 레티클 스테이지 (RST) 를 주사 개시위치 (가속 개시위치) 로 이동시킴과 함께, 웨이퍼 간섭계 (18) 의 계측치에 기초하여, 소정의 급수 개시위치, 예를 들어 투영 유닛 (PU) 의 바로 아래에 기준 마크판 (FM) 이 위치하는 위치에 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 이동시킨다. 다음으로, 주제어장치 (20) 가, 액체공급장치 (74) 의 작동을 개시함과 함께, 밸브군 (62b) 의 각 밸브를 소정 개방도로 염과 동시에, 밸브군 (62a) 의 각 밸브를 소정의 개방도로 열고, 또한 액체회수장치 (72) 의 작동을 개시하여 렌즈 (42) 와 기준 마크판 (FM) 표면 사이의 공극에 대한 물의 공급 및 그 공극으로부터의 물의 회수를 개시한다. 이 때, 주제어장치 (20) 는, 단위시간 당 공급되는 물의 유량과 회수되는 물의 유량이 대략 동일해지도록, 밸브군 (62b) 의 각 밸브 및 밸브군 (62a) 의 각 밸브의 개방도를 조정한다.When the wafer alignment is completed, based on the instruction of the
그 후, 이하와 같이 하여 스텝 앤드 스캔 방식의 노광동작이 행하여진다. Thereafter, the exposure operation of the step-and-scan method is performed as follows.
우선, 주제어장치 (20) 는, 웨이퍼 얼라인먼트의 결과 및 베이스 라인의 계측결과에 기초하여, 스테이지 제어장치 (19) 에 대하여, 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 이동시키도록 지시한다. 이 지시에 따라, 스테이지 제어장치 (19) 는, 웨이퍼 간섭계 (18) 의 계측치를 모니터하면서, 계측용 웨이퍼 (WT) 의 퍼스트 쇼트 (첫번 째 쇼트영역) 의 노광을 위한 주사 개시위치 (가속 개시위치) 에 웨이퍼 스테이지 (WST) (웨이퍼 테이블 (30)) 를 이동시킨다. First, the
또한, 이 주사 개시위치 (가속 개시위치) 는, 상기 웨이퍼 얼라인먼트에 의해 구해진 퍼스트 쇼트의 중심 위치 좌표에 대하여, 이번의 주사노광에 의해 전사형성되는 쇼트영역의 중심 위치 좌표가, 예를 들어 X 축방향에 관해 소정 거리 (예를 들어 w) 만큼 어긋나는 위치로 한다. 이와 같이 하는 것은, 계측용 웨이퍼 (WT) 상에 이미 형성되어 있는 마크의 레지스트 이미지와, 이번의 주사노광에 의해 전사형성되는 마크의 이미지가 겹치지 않도록 함으로써, 후술하는 위치 어긋남 양의 계측을 원활하게 실시할 수 있도록 하기 위해서이다.The scanning start position (acceleration start position) is, for example, the X-axis of the center position coordinate of the shot region transferred and formed by the scanning exposure with respect to the center position coordinate of the first shot determined by the wafer alignment. The position is shifted by a predetermined distance (for example, w) with respect to the direction. In this way, the resist image of the mark already formed on the measurement wafer W T and the image of the mark transferred and formed by this scanning exposure do not overlap, so that the measurement of the amount of position shift described later can be smoothly performed. This is to make it possible.
전술한 급수 개시위치로부터 상기 가속 개시위치까지 웨이퍼 스테이지 (WST) 가 이동할 때에도, 주제어장치 (20) 에 의해, 전술한 동작과 동일하게 하여 물의 공급 및 회수가 계속 진행되고 있다.Even when the wafer stage WST is moved from the above water supply start position to the acceleration start position, the
상기의 가속 개시위치로의 계측용 웨이퍼 (WT) 의 이동이 종료하면, 주제어장치 (20) 의 지시에 따라, 스테이지 제어장치 (19) 에 의해, 레티클 스테이지 (RST) 와 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 Y 축방향의 상대주사가 개시된다.When the movement of the measurement wafer W T to the acceleration start position is completed, the reticle stage RST and the wafer stage WST are performed by the
이 상대주사는, 전술한 웨이퍼 스테이지 제어계 (26) 와, 이 웨이퍼 스테이지 제어계 (26) 의 연산부 (54) 에서 산출되는 웨이퍼 테이블 (30) 의 X, Y 면내의 위치정보에 기초하여 동기위치 연산부에 의해 산출되는 위치의 목표치에 기초하여 레티클 스테이지 (RST) 를 제어하는 레티클 스테이지 제어계에 의하여 행하여진다. The relative scanning is performed on the synchronous position calculating unit based on the above-described wafer
단, 이 계측용 노광의 단계에서는, 보정치 생성부 (38) 로부터는 보정치로서 (0,0,0,0,0,0,0) 이 출력된다. 즉, 보정치 생성부 (38) 에 의한 보정은 행해지지 않는다. However, in this measurement exposure step, (0,0,0,0,0,0,0) is output from the correction
그리고, 양 스테이지 (RST, WST) 가 각각의 목표 주사속도에 도달하면, 조명광 (IL) 에 의해 계측용 레티클 (RT) 의 패턴영역이 조명되기 시작하여, 주사노광이 개시된다. 이 주사노광 중에는, 레티클 스테이지 (RST) 의 Y 축방향의 이동속도 Vr 과 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 Y 축방향의 이동속도 Vw(=Vy) 가, 투영광학계 (PL) 의 투영배율에 따른 속도비에 유지되는 양 스테이지 (RST, WST) 의 동기 제어가, 스테이지 제어장치 (19) 에 의해 행하여진다. When the stages RST and WST reach the respective target scanning speeds, the pattern region of the measurement reticle R T is started to be illuminated by the illumination light IL, and scanning exposure is started. During this scanning exposure, the moving speed Vr in the Y axis direction of the reticle stage RST and the moving speed Vw (= V y ) of the Y axis direction of the wafer stage WST are the speeds according to the projection magnification of the projection optical system PL. Synchronous control of both stages RST and WST held in the ratio is performed by the
그리고, 계측용 레티클 (RT) 의 패턴영역과 다른 영역이 조명광 (IL) 으로 점차 조명되어, 패턴영역 전체면에 대한 조명이 완료함으로써, 계측용 웨이퍼 (WT) 상의 퍼스트 쇼트의 주사노광이 종료한다. 이것에 의해, 계측용 레티클 (RT) 의 패턴이 투영광학계 (PL) 및 물을 통해 계측용 웨이퍼 (WT) 상의 퍼스트 쇼트에 축소전사된다.Then, the region different from the pattern region of the measurement reticle R T is gradually illuminated with the illumination light IL, and the illumination of the entire surface of the pattern region is completed, whereby the scanning exposure of the first shot on the measurement wafer W T is reduced. Quit. Thereby, the pattern of the measurement reticle R T is reduced-transferred into the first shot on the measurement wafer W T via the projection optical system PL and water.
상기의 계측용 웨이퍼 (WT) 상의 퍼스트 쇼트에 대한 주사노광시에, 주제어장치 (20) 는, 주사방향, 즉 계측용 웨이퍼 (WT) 의 이동방향에 관해서, 투영 유닛 (PU) 의 뒤쪽에서 앞쪽으로 이동하는 물의 흐름이 렌즈 (42) 의 하방에 생기도록, 밸브군 (62a, 62b) 을 구성하는 각 밸브의 개방도를 조정한다. 즉, 주제어장치 (20) 는, 계측용 웨이퍼 (WT) 의 이동방향에 관해서, 투영 유닛 (PU) 의 뒤쪽의 공급관 (52) 으로부터 공급되는 물의 총 유량이, 투영 유닛 (PU) 뒤쪽의 공급관 (52) 으로부터 공급되는 물의 총 유량보다 ΔQ 만큼 많아지고, 또한 이것에 대응하여, 계측용 웨이퍼 (WT) 의 이동방향에 관해서, 투영 유닛 (PU) 의 앞쪽의 회수관 (58) 을 개재하여 회수되는 물의 총 유량이, 투영 유닛 (PU) 의 뒤쪽의 회수관 (58) 을 개재하여 회수되는 물의 총 유량보다 ΔQ 만큼 많아지도록, 밸브군 (62a, 62b) 을 구성하는 각 밸브의 개방도를 조정한다.At the time of scanning exposure to the first shot on the measurement wafer W T , the
또한, 상기의 주사노광 중에는, 계측용 웨이퍼 (WT) 상의 조명영역이 투영광학계 (PL) 의 결상면에 가능한 한 일치한 상태에서 노광이 행해질 필요가 있기 때문에, 전술한 초점위치 검출계 (90a, 90b) 의 출력에 근거하는 오토 포커스, 오토레벨링이 스테이지 제어장치 (19), 보다 정확하게는, 전술한 웨이퍼 스테이지 제어계 (26) 에 의해 실행된다. In addition, since the exposure needs to be performed while the illumination region on the measurement wafer W T coincides with the image formation surface of the projection optical system PL during the scanning exposure, the above-described focus
이렇게 하여, 계측용 웨이퍼 (WT) 상의 퍼스트 쇼트에 대한 주사노광이 종료하면, 주제어장치 (20) 로부터의 지시에 따라, 스테이지 제어장치 (19) 에 의해, 웨이퍼 스테이지 구동부 (24) 를 개재하여 웨이퍼 스테이지 (WST) 가 X 축, Y 축방향으로 단계이동되어, 계측용 웨이퍼 (WT) 상의 세컨드 쇼트 (두번째 쇼트영역) 의 노광을 위한 가속 개시위치로 이동된다. 또한, 이 경우도, 퍼스트 쇼트와 마찬가지로, 그 주사 개시위치는, 상기 웨이퍼 얼라인먼트에 의해 구해진 세컨드 쇼트 의 중심 위치 좌표에 대하여, 이번의 주사노광에 의해 전사형성되는 쇼트영역의 중심 위치 좌표가, X 축방향에 관해 w 만큼 어긋나는 위치로 한다.In this way, when the scanning exposure for the first shot on the wafer for measurement (W T) terminated, in accordance with an instruction from the
이 퍼스트 쇼트의 노광과 세컨드 쇼트의 노광 사이의 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 쇼트간 스테핑 동작시에도, 주제어장치 (20) 는, 전술한 급수 개시위치로부터 퍼스트 쇼트의 노광을 위한 가속 개시위치까지 웨이퍼 테이블 (30) 을 이동시킨 경우와 동일한 각 밸브의 개폐동작을 행하고 있다.Even during the inter-step stepping operation of the wafer stage WST between the exposure of the first shot and the exposure of the second shot, the
다음으로, 주제어장치 (20) 의 관리하, 계측용 웨이퍼 (WT) 상의 세컨드 쇼트에 대하여 전술한 동작과 동일한 주사노광이 행하여진다. 본 실시형태의 경우, 이른바 교대 스캔 방식이 채용되어 있기 때문에, 이 세컨드 쇼트의 노광시에는, 레티클 스테이지 (RST) 및 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 주사방향 (이동방향) 이, 퍼스트 쇼트와는 반대방향이 된다. 이 세컨드 쇼트에 대한 주사노광시에 있어서의, 주제어장치 (20) 및 스테이지 제어장치 (19) 의 처리는, 전술한 동작과 기본적으로는 동일하다. 이 경우에도, 주제어장치 (20) 는, 퍼스트 쇼트의 노광시와 반대의 계측용 웨이퍼 (WT) 의 이동방향에 관해서, 투영 유닛 (PU) 의 뒤쪽에서 앞쪽으로 이동하는 물의 흐름이 렌즈 (42) 의 하방에 생기도록, 밸브군 (62a, 62b) 을 구성하는 각 밸브의 개방도를 조정한다.Next, the above-described operation in the same scanning exposure using the second short administratively to a wafer for measurement (W T) of the
이렇게 하여, 계측용 웨이퍼 (WT) 상의 m 번째 (m 은 자연수) 의 쇼트영역의 주사노광과 m+1 번째의 쇼트영역의 노광을 위한 스테핑 동작이 반복 실행되어, 계측용 웨이퍼 (WT) 상의 모든 노광 대상 쇼트영역에 계측용 레티클 (RT) 의 패턴이 순차적으로 전사된다.In this way, the stepping operation for scanning exposure of the m-th (m is a natural number) shot region on the measuring wafer W T and the exposure of the m + 1th shot region is repeatedly executed, thereby measuring the measuring wafer W T. The pattern of the measurement reticle R T is sequentially transferred to all the exposure target short regions of the image.
이것에 의해, 한 장의 웨이퍼에 대한 테스트 노광이 종료하여, 계측용 웨이퍼 (WT) 상에 계측용 레티클 (RT) 의 패턴이 전사된 복수의 쇼트영역이 형성된다. In this way, by ending the test exposure for a single wafer, a plurality of shot areas of the reticle pattern is transferred (R T) for measurement on a wafer for measurement (T W) is formed.
본 실시형태에서는, 전술한 바와 같은, 계측용 레티클 (RT) 을 사용한 계측용 노광을, 주사속도 (스캔속도), 공급되는 물의 유량, 웨이퍼 상에 도포되는 레지스트 또는 코팅막의 종류 등, 전술한 식 (3), (4), (5) 의 각 파라미터에 밀접한 관계가 있는 조건을, 개별적으로 다양하게 변경하면서, 다른 계측용 웨이퍼에 대하여 각각 실시한다. In the present embodiment, the measurement exposure using the measurement reticle R T as described above includes the scanning speed (scan speed), the flow rate of water to be supplied, the type of resist or coating film applied on the wafer, and the like. The conditions closely related to each parameter of Formulas (3), (4), and (5) are individually varied in various ways, and are performed on different measurement wafers, respectively.
그리고, 이들 노광 완료된 계측용 웨이퍼의 각각을, 도시하지 않은 코터 디벨롭퍼에 반송하여, 현상을 행하고, 그 현상 후에, 각 계측용 웨이퍼 상에 형성된 각 쇼트영역의 레지스트 이미지를 SEM (주사형 전자현미경) 등으로 계측하여, 그 계측결과에 기초하여 각 계측 마크의 위치 어긋남 양 (X 축방향, Y 축방향) 을, 계측용 웨이퍼마다 구한다. Each of the exposed measurement wafers is transferred to a coater developer (not shown) for development, and after the development, a resist image of each shot region formed on each measurement wafer is subjected to SEM (scanning electron microscope). ), And the position shift amount (X-axis direction, Y-axis direction) of each measurement mark is obtained for each measurement wafer based on the measurement result.
여기서, 각 계측 마크의 설계치로부터의 위치 어긋남 양 (eX, eY) 은, 이하의 순서로 구해진다.Here, the position shift amounts eX and eY from the design value of each measurement mark are calculated | required in the following procedures.
우선, 현 공정에서 형성된 각 계측 마크의 레지스트 이미지의 위치 좌표로부터 원래 공정에서 형성된 (계측용 웨이퍼 상에 이미 형성되어 있던) 대응하는 마크의 레지스트 이미지의 위치를 빼고, X 축방향에 관해서는 w 를 추가로 뺌으로써, 계측용 웨이퍼 상에 이미 형성되어 있던 계측 마크의 레지스트 이미지의 위치를 기 준으로 하는 각 계측 마크의 위치 어긋남 양 (DX, DY) 을 구한다.First, the position of the resist image of the corresponding mark (formed already on the measurement wafer) formed in the original process is subtracted from the position coordinates of the resist image of each measurement mark formed in the present process, and w is expressed in the X axis direction. By further subtracting, the position shift amounts (DX, DY) of the respective measurement marks based on the positions of the resist images of the measurement marks already formed on the measurement wafer are obtained.
이 경우, 기준이 되는 계측용 웨이퍼 상에 이미 형성되어 있던 각 계측 마크의 이미지는, 설계상의 형성위치로부터 (dx, dy) 만큼 위치 어긋남되어 있기 때문에, 그 위치 어긋남 양 (dx, dy) 을 메모리로부터 판독하여, 그 위치 어긋남 양과 상기에서 구한 위치 어긋남 양 (DX, DY) 에 기초하여, 각 계측 마크의 설계치 (설계상의 형성위치) 로부터의 위치 어긋남 양 (eX, eY) 을 산출한다.In this case, since the image of each measurement mark already formed on the measurement wafer as a reference is shifted by (dx, dy) from the formation position on the design, the position shift amount (dx, dy) is stored in the memory. It reads from and calculates the position shift amount eX and eY from the design value (design formation position of each measurement mark) of each measurement mark based on the position shift amount and the position shift amount DX and DY calculated | required above.
다음으로, 계측용 웨이퍼마다, 그 계측용 웨이퍼 상에 설정된 웨이퍼 좌표계 상에 있어서의 각 쇼트영역의 중심 좌표와, 먼저 행하여진 EGA 의 결과로서 얻어진 각 쇼트영역의 중심 좌표가 일치하는 것으로 하여, 각 계측 마크의 위치 어긋남 양 (eX, eY) 을, 웨이퍼 스테이지 좌표계 (X, Y) 와 관련짓는다.Next, for each measurement wafer, the center coordinates of each shot region on the wafer coordinate system set on the measurement wafer and the center coordinates of each shot region obtained as a result of the previously performed EGA correspond to each other. The position shift amounts (eX, eY) of the measurement marks are associated with the wafer stage coordinate system (X, Y).
또한, 각 계측용 웨이퍼에 관해서 어떠한 조건하에서 계측용 노광이 행하여졌는지는 기지의 사실이므로, 얻어진 모든 계측용 웨이퍼의 모든 계측 마크의 위치 어긋남 양 (eX, eY) 과, 대응하는 계측 마크의 좌표치 (X, Y) 와, 설정된 각 설정치 (여기서는, 속도 Vy(=Vw), 유량 Q, 접촉각 θ) 을 사용하여, 최소 제곱 근사에 의해 커브피트를 행함으로써 전술한 식 (3), (4) 를 결정하고 있다. 또한, 계측용 노광에 의해 얻어지는 데이터는, 주사노광 중의 데이터이므로, 통상적으로는 Vx=0 이 되지만, 쇼트영역의 C 자 디스토션 등의 보정 등을 목적으로 하는 경우에는, Vx 는, 위치 Y 의 함수에 따라 변화하는 변수 (또는 시간 t 의 함수에 따라 변화하는 변수) 가 된다.In addition, since it is a known fact that the measurement exposure was performed with respect to each measurement wafer under what conditions, the displacement amount (eX, eY) of all the measurement marks of all the measurement wafers obtained, and the coordinate value of the corresponding measurement mark ( X, Y) and each of the set values (here, velocity V y (= Vw), flow rate Q, contact angle θ), curve curves are performed by least square approximation so that the above-described equations (3) and (4) Is determined. In addition, since the data obtained by the exposure for measurement is the data during scanning exposure, it is usually V x = 0, but in the case of the purpose of the correction such as C-shaped distortion of the shot region or the like, V x is the position Y. Is a variable that changes as a function of (or a variable that changes as a function of time t).
또한, 예를 들어, 얻어진 모든 계측용 웨이퍼의 모든 계측 마크의 전사 이미지 (레지스트 이미지) 의 선폭의 계측결과와, 미리 구해져 있는 CD-포커스 곡선 (선폭과 포커스의 관계를 나타내는 곡선) 에 기초하여, 각 마크의 전사 이미지의 선폭을, 디포커스량, 즉 마크의 Z 축방향에 관한 위치 어긋남 양 eZ 로 변환한다. 그리고, 얻어진 모든 계측용 웨이퍼의 모든 계측 마크의 위치 어긋남 양 eZ, 대응하는 계측 마크의 좌표치 (X, Y) 와, 각 설정치를 사용하여, 최소이승 근사에 의해 커브 피트를 행함으로써, 전술한 식 (5) 를 결정하고 있다. 이 밖에, 동일 차수의 정부 (正負) 의 회절광의 회절 효율이 다른 계측 마크가 형성된 계측용 레티클을 사용하여, 계측용 웨이퍼 상에 형성된 계측 마크의 전사 이미지의 전사위치의 기준위치로부터의 어긋남을 구함으로써, 디포커스량 (즉 마크의 Z 축방향에 관한 위치 어긋남 양) eZ 를 산출할 수도 있다. 또한, 웨이퍼 테이블 (30) 의 Z 축방향의 위치를 순차적으로 바꾸면서, 계측용 레티클 (RT) 의 패턴을 순차적으로 전사하여 투영광학계 (PL) 의 베스트 포커스 위치를 구해도 된다. For example, based on the measurement result of the line width of the transfer image (resist image) of all the measurement marks of all the measurement wafers obtained, and the CD-focus curve (the curve which shows the relationship between a line width and a focus) previously calculated | required. The line width of the transfer image of each mark is converted into an amount of defocus, that is, a position shift amount eZ about the Z axis direction of the mark. The above-described equation is performed by performing curve fit by least-squares approximation using the position shift amounts eZ of all the measurement marks of all the measurement wafers obtained, the coordinate values (X, Y) of the corresponding measurement marks, and the respective setting values. (5) is determined. In addition, a deviation from the reference position of the transfer position of the transfer image of the transfer image of the measurement mark formed on the measurement wafer was measured by using a measurement reticle having measurement marks having different diffraction efficiencies of the same order of diffraction light. By doing this, the defocus amount (that is, the position shift amount with respect to the Z axis direction of the mark) eZ can be calculated. In addition, while changing the position of the wafer table 30 in the Z axis direction, the pattern of the measurement reticle R T may be sequentially transferred to obtain the best focus position of the projection optical system PL.
물론, 전술한 계측용 노광결과에 근거하는 수법 외에도, 주사속도 (스캔속도), 공급되는 물의 유량, 웨이퍼 상에 도포되는 레지스트 또는 코팅막의 종류 등, 전술한 식 (3), (4), (5) 의 각 파라미터에 밀접한 관계가 있는 조건을, 개별적으로 다양하게 변경하면서, 시뮬레이션을 행하고, 이 시뮬레이션의 결과에 기초하여, 전술한 식 (3), (4), (5) 를 결정하는 것도 가능하다.Of course, in addition to the method based on the above-described measurement exposure results, the scanning speed (scan speed), the flow rate of the water to be supplied, the type of resist or coating film applied on the wafer, and the like (3), (4), ( It is also possible to carry out a simulation while varying the conditions closely related to each parameter of 5) individually, and to determine the above equations (3), (4) and (5) based on the results of the simulation. It is possible.
어떻든 간에, 결정된 위치 어긋남 양의 산출식인 전술한 식 (3), (4), (5) 가 스테이지 제어장치 (19) 의 내부 메모리에 저장되어 있다. 또한, 스테이지 제어장치 (19) 의 내부 메모리에는, 위치 어긋남 양을 추력 지령치로 변환하기 위한 변환식도 저장되어 있다. 그리고, 이들 식이, 보정치 생성부 (38) 에서 사용된다.In any case, the above-described equations (3), (4) and (5), which are calculation formulas for the determined amount of position shift, are stored in the internal memory of the
다음으로, 본 실시형태의 노광장치 (100) 에 의한, 디바이스 제조시의 노광동작에 관해서 설명한다.Next, the exposure operation at the time of device manufacture by the
이 경우에도, 기본적으로는, 전술한 계측용 노광시와 동일한 순서에 따라서 일련의 처리가 행하여진다. 그래서, 중복 설명을 피하기 위해, 이하에서는, 상이점을 중심으로 하여 설명한다.Also in this case, a series of processes are basically performed according to the same procedure as the above-mentioned measurement exposure. Therefore, in order to avoid overlapping description, it demonstrates centering around difference hereafter.
이 경우, 계측용 레티클 (RT) 대신, 디바이스 패턴이 형성된 디바이스용 레티클 (R) 이 사용되고, 계측용 웨이퍼 (WT) 대신, 적어도 일층의 회로패턴이 이미 전사되고, 그 표면에 포토레지스트가 도포된 웨이퍼 (W) 가 사용된다. In this case, instead of the measurement reticle R T , the device reticle R in which the device pattern is formed is used, and instead of the measurement wafer W T , at least one layer of circuit pattern is already transferred, and photoresist is applied to the surface thereof. The coated wafer W is used.
전술한 동작과 동일한 순서로, 레티클 (R) 에 대한 레티클 얼라인먼트, 얼라인먼트계 (AS) 의 베이스 라인 계측, 및 웨이퍼 (W) 에 대한 EGA 방식의 웨이퍼 얼라인먼트가 행하여진다. 이들 레티클 얼라인먼트, 베이스 라인 계측 및 웨이퍼 얼라인먼트시의, 주제어장치 (20) 에 의해 전술한 동작과 동일한 물의 공급, 회수동작이 행하여진다. In the same order as the above-described operation, the reticle alignment for the reticle R, the baseline measurement of the alignment system AS, and the wafer alignment of the EGA method for the wafer W are performed. The
상기의 웨이퍼 얼라인먼트가 종료하면, 주제어장치 (20) 의 지시에 기초하여, 스테이지 제어장치 (19) 가, 레티클 간섭계 (16) 의 계측치에 기초하여, 레티 클 스테이지 (RST) 를 주사 개시위치 (가속 개시위치) 로 이동시킴과 함께, 웨이퍼 간섭계 (18) 의 계측치에 기초하여, 소정의 급수 개시위치, 예를 들어 투영 유닛 (PU) 의 바로 아래에 기준 마크판 (FM) 이 위치하는 위치로 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 이동시킨다.When the wafer alignment is completed, based on the instruction of the
다음으로, 주제어장치 (20) 가, 액체공급장치 (74) 의 작동을 개시함과 함께, 밸브군 (62b) 의 각 밸브를 소정 개방도로 염과 동시에, 밸브군 (62a) 의 각 밸브를 소정의 개방도로 열고, 또한 액체회수장치 (72) 의 작동을 개시하여 렌즈 (42) 와 기준 마크판 (FM) 표면 사이의 공극에 대한 물의 공급 및 그 공극으로부터의 물의 회수를 개시한다. 이 때, 주제어장치 (20) 는, 단위시간 당 공급되는 물의 유량과 회수되는 물의 유량이 대략 동일해지도록, 밸브군 (62b) 의 각 밸브 및 밸브군 (62a) 의 각 밸브의 개방도를 조정한다. Next, the
그 후, 이하와 같이 하여 스텝 앤드 스캔 방식의 노광동작이 행해진다. Then, the exposure operation of a step-and-scan system is performed as follows.
먼저, 주제어장치 (20) 는, 웨이퍼 얼라인먼트의 결과 및 베이스 라인의 계측결과에 기초하여, 스테이지 제어장치 (19) 에 대하여, 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 이동시키도록 지시한다. 이 지시에 따라, 스테이지 제어장치 (19) 는, 웨이퍼 간섭계 (18) 의 계측치를 모니터하면서, 웨이퍼 (W) 의 퍼스트 쇼트 (첫번째의 쇼트영역) 의 노광을 위한 주사 개시위치 (가속 개시위치) 로 웨이퍼 스테이지 (WST) (웨이퍼 테이블 (30)) 를 이동시킨다. First, the
이것을 더욱 상세히 서술하면, 목표치 출력부가, 제 1 쇼트영역 (퍼스트 쇼트) 의 노광을 위한 가속 개시위치를, 전술한 웨이퍼 얼라인먼트의 결과 구해져 있 는 제 1 쇼트영역의 스테이지 좌표계 상에 있어서의 위치 좌표와, 전술한 새로운 베이스 라인에 기초하여 산출하고, 그 가속 개시위치와 웨이퍼 테이블 (30) 의 현재위치에 기초하여, 웨이퍼 테이블 (30) 에 대한 위치 지령 프로파일을 작성하고, 그 프로파일에 있어서의 단위시간 당 위치 지령, 즉 웨이퍼 테이블 (30) 의 X, Y, Z, θx, θy, θz 의 6자유도방향의 위치의 목표치 Tgt (=(X, Y, 0, 0, 0, 0)) 를 생성하여, 감산기 (29) 및 보정치 생성부 (38) 에 대하여 각각 출력한다. In more detail, the target value output unit is a position coordinate on the stage coordinate system of the first shot region whose acceleration start position for exposure of the first shot region (first shot) is obtained as a result of the wafer alignment described above. And calculating based on the new baseline described above, and creating a position command profile for the wafer table 30 based on the acceleration start position and the current position of the wafer table 30, and the unit in the profile. Position command per time, i.e., the target value T gt (= (X, Y, 0, 0, 0, 0)) of the position in the six degrees of freedom directions of X, Y, Z, θx, θy, θz of the wafer table 30 is obtained. And output to the
이것에 의해, 제어부 (36) 에서는, 감산기 (29) 로부터 출력되는 웨이퍼 테이블 (30) 의 각 자유도방향의 실측치 (관측치 o=(x, y, z, θx, θy, θz)) 와의 차인 위치편차 Δ(=Δx, Δy, Δz, Δθx, Δθy, Δθz) 에 기초하여 제어동작을 행하고, 웨이퍼 스테이지 (56) 에 대한 각 자유도방향의 추력의 지령치 P(=(Px, Py, Pz, Pθx, Pθy, Pθz)) 를 가산기 (39) 로 출력한다. 단, 레티클 스테이지 (RST) 에 대한 웨이퍼 테이블 (30) 의 상대주사 중 이외에는, 초점위치 검출계 (90a, 90b) 는, OFF 이기 때문에, 관측량 θx, θy, θz 는 모두 0 이고, 대응하는 목표치도 0 이기 때문에, 위치편차 Δθx, Δθy, Δθz 도 0 이다. 따라서, 추력의 지령치 Pθx, Pθy, Pθz 도 0 이다.Thereby, in the
보정치 생성부 (38) 는, 목표치 출력부 (28) 로부터의 위치의 목표치 Tgt, 주제어장치 (20) 로부터 입력되는 유량 Q, 접촉각 θ 의 값에 기초하여, 전술한 식 (3), (4), (5) 에 의해 X 방향 오차 (Ex'), Y 방향 오차 (Ey'), Z 방향 오차 (Ez') 를 각각 산출하여, 그 산출결과를 소정의 변환연산에 의해 추력의 보정값 (-Ex, -Ey, -Ez) 로 변환한다. 그리고, 이 보정치 생성부 (38) 는 가산기 (39) 에 대하여 보정치 -E(=(-Ex, -Ey, -Ez, 0, 0, 0)) 를 피드 포워드 입력한다.The correction
가산기 (39) 는, 제어부 (36) 로부터의 추력의 지령치 P 와, 보정치 생성부 (38) 의 출력인 추력의 보정치 -E 를 각 자유도방향마다 가산하고, 보정 후의 추력의 지령치 (P+(-E)=(Px-Ex, Py-Ey, Pz-Ez, Pθx, Pθy, Pθz)) 를 웨이퍼 스테이지계 (56) 를 구성하는 웨이퍼 스테이지 구동부 (24) 에 부여한다. 단, 레티클 스테이지 (RST) 에 대한 웨이퍼 테이블 (30) 의 상대주사 중 이외에는, 추력의 지령치 Pθx, Pθy, Pθz 는 0 이다.The
웨이퍼 스테이지 구동부 (24) 에서는, 변환부에 의해 추력의 지령치 (P+(-E)) 가 각 액츄에이터에 대한 조작량으로 변환되어, 각 액츄에이터에 의해 웨이퍼 테이블 (30) 이 6자유도방향으로 구동된다.In the wafer
이와 같이, 목표치 출력부 (28) 가, 웨이퍼 테이블 (30) 에 대한 위치 지령 프로파일에 있어서의 단위시간 당 위치 지령을, 단위시간마다 감산기 (29) 및 보정치 생성부 (38) 에 대하여 출력함으로써, 전술한 바와 같은 제어동작이 반복하여 행해지고, 웨이퍼 테이블 (30) 이, 웨이퍼 (W) 의 퍼스트 쇼트 (첫번째의 쇼트영역) 의 노광을 위한 주사 개시위치 (가속 개시위치) 로 이동한다.Thus, the target
그 후, 주제어장치 (20) 로부터의 지시에 기초하여, 목표치 출력부 (28) 가, 그 퍼스트 쇼트의 노광시의 목표 스캔속도에 따른 웨이퍼 테이블 (30) 에 대한 위치 지령 프로파일을 작성하고, 위치 지령 프로파일에 있어서의 단위시간 당 위치 지령을, 단위시간마다 감산기 (29) 및 보정치 생성부 (38) 에 대하여 출력함으로써, 웨이퍼 테이블 (30) 의 가속이 개시되고, 이것과 동시에 전술한 동기위치 연산부에 의해 산출되는 위치의 목표치에 기초하여 레티클 스테이지 제어계에 의해 레티클 스테이지 (RST) 의 가속이 개시된다.Thereafter, based on the instruction from the
그리고, 양 스테이지 (RST, WST) 가 각각의 목표 주사속도에 도달하면, 조명광 (IL) 에 의해 레티클 (R) 의 패턴영역이 조명되기 시작되어, 주사노광이 개시된다. 이 주사노광 중에는, 레티클 스테이지 (RST) 의 Y 축방향의 이동속도 Vr 와 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 Y 축방향의 이동속도 Vw(=Vy) 가, 투영광학계 (PL) 의 투영배율에 따른 속도비에 유지되는 양 스테이지 (RST, WST) 의 동기 제어가, 스테이지 제어장치 (19) 에 의해 행하여진다.When the stages RST and WST reach the respective target scanning speeds, the pattern region of the reticle R is started to be illuminated by the illumination light IL, and scanning exposure is started. During this scanning exposure, the moving speed Vr in the Y axis direction of the reticle stage RST and the moving speed Vw (= V y ) of the Y axis direction of the wafer stage WST are the speeds corresponding to the projection magnification of the projection optical system PL. Synchronous control of both stages RST and WST held in the ratio is performed by the
그리고, 레티클 (R) 의 패턴영역과 다른 영역이 조명광 (IL) 에서 점차 조명되어, 패턴영역 전체면에 대한 조명이 완료함으로써, 웨이퍼 (W) 상의 퍼스트 쇼트의 주사노광이 종료된다. 이것에 의해, 레티클 (R) 의 패턴이 투영광학계 (PL) 및 물을 통해 웨이퍼 (W) 상의 퍼스트 쇼트에 축소전사된다. 상기의 웨이퍼 테이블 (30) 과 레티클 스테이지 (RST) 의 상대주사 중에는, 주제어장치 (20) 에 의한 밸브군 (62a, 62b) 의 각 밸브의 개폐동작 등은, 전술한 계측용 노광의 경우와 완전히 동일하게 행하여진다.Then, a region different from the pattern region of the reticle R is gradually illuminated with the illumination light IL, and the illumination of the entire surface of the pattern region is completed, so that the scanning exposure of the first shot on the wafer W is terminated. Thereby, the pattern of the reticle R is reduced-transferred into the first shot on the wafer W via the projection optical system PL and water. In the relative scanning of the wafer table 30 and the reticle stage RST, the opening and closing operations of the valves of the
단, 이 경우, 웨이퍼 스테이지 제어계 (26) 의 보정치 생성부 (38) 로부터 보정치 (-Ex,-Ey) 가 가산기 (39) 에 피드 포워드로 입력되고, 제어부 (36) 로부터 출력되는 추력 지령치 (Px, Py) 가 그 보정치로 보정된 추력 지령치에 기초하여 웨이퍼 테이블 (30)(웨이퍼 스테이지 (WST)) 이, 웨이퍼 스테이지 구동부 (24) 에 의해 구동된다. 이것 때문에, 물의 공급에 기인하는 웨이퍼 (W) 상의 노광 대상의 쇼트영역의 X 축방향 및 Y 축방향의 위치 어긋남, 즉 웨이퍼 테이블 (및 웨이퍼) 의 변형에 의한 이동거울 (17X, 17Y) 과 웨이퍼 (W) 와의 거리 (보다 정확하게는, 이동거울 (17X, 17Y) 과 웨이퍼 (W) 상의 노광 대상의 쇼트영역과의 거리) 의 변화에 기인하는 웨이퍼 (W)(노광 대상의 쇼트영역) 의 XY 면내의 위치 어긋남이 보정된 상태에서, 노광 대상의 쇼트영역에 레티클 (R) 의 패턴이 높은 정밀도로 중첩되어 전사된다.In this case, however, the correction values (-E x , -E y ) are input to the
또한, 상기의 주사노광 중에는, 웨이퍼 테이블 (30) 이 관측치 Z, θx, θy 에 기초하여 제어되는 오토 포커스, 오토 레벨링이 웨이퍼 스테이지 제어계 (26) 에 의해 실행되지만, 이 때, 보정치 생성부 (38) 로부터 Z 축방향에 관한 추력의 보정치 (-Ez) 가 가산기 (39) 에 피드 포워드로 입력되고, 제어부 (36) 로부터 출력되는 추력 지령치 Pz 가 그 보정치로 보정된 추력 지령치에 기초하여 웨이퍼 테이블 (30) 의 Z 위치, 즉 투영광학계 (PL) 의 광축방향에 관한 투영광학계 (PL)(렌즈 (42)) 와 웨이퍼 (W) 와의 간격이 제어되기 때문에, 웨이퍼 테이블 (30) 의 오토 포커스 제어를 제어 지연 없이 실시하는 것이 가능해져, 웨이퍼 (W) 상의 조명영역 이 투영광학계 (PL) 의 결상면에 실질적으로 일치한 상태에서 노광이 행하여진다. In addition, during the above-described scanning exposure, the auto focus and auto leveling, in which the wafer table 30 is controlled based on the observation values Z, θx, and θy, are executed by the wafer
이렇게 하여, 웨이퍼 (W) 상의 퍼스트 쇼트에 대한 주사노광이 종료하면, 주제어장치 (20) 로부터의 지시에 따라, 스테이지 제어장치 (19) 에 의해, 웨이퍼 스테이지 구동부 (24) 를 개재하여 웨이퍼 스테이지 (WST) 가 X 축, Y 축방향으로 단계이동되어, 웨이퍼 (W) 상의 세컨드 쇼트 (두번째의 쇼트영역) 의 노광을 위한 가속 개시위치로 이동된다.In this way, when the scanning exposure with respect to the first shot on the wafer W is complete | finished, according to the instruction | command from the
이 퍼스트 쇼트의 노광과 세컨드 쇼트의 노광 사이의 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 쇼트간 스테핑 동작시에도, 주제어장치 (20) 는, 전술한 급수 개시위치로부터 퍼스트 쇼트의 노광을 위한 가속 개시위치까지 웨이퍼 테이블 (30) 을 이동시킨 경우와 동일한 각 밸브의 개폐동작을 행하고 있다.Even during the inter-step stepping operation of the wafer stage WST between the exposure of the first shot and the exposure of the second shot, the
다음으로, 주제어장치 (20) 의 관리하, 웨이퍼 (W) 상의 세컨드 쇼트에 대하여 전술한 퍼스트 쇼트와 동일한 주사노광이 행하여진다. 본 실시형태의 경우, 이른바 교대 스캔 방식이 채용되어 있기 때문에, 이 세컨드 쇼트의 노광시에는, 레티클 스테이지 (RST) 및 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 주사방향 (이동방향) 이, 퍼스트 쇼트와는 반대방향이 된다. 이 세컨드 쇼트에 대한 주사노광시에 있어서의, 주제어장치 (20) 및 스테이지 제어장치 (19) 의 처리는, 전술한 동작과 기본적으로는 동일하다. 이 경우에도, 주제어장치 (20) 는, 퍼스트 쇼트의 노광시와 반대의 웨이퍼 (W) 의 이동방향에 관해서, 투영 유닛 (PU) 의 뒤쪽에서 앞쪽으로 이동하는 물의 흐름이 렌즈 (42) 의 하방에 생기도록, 밸브군 (62a, 62b) 을 구성하는 각 밸브의 개방도를 조정한다.Next, under the control of the
이렇게 하여, 계측용 웨이퍼 (W) 상의 m 번째 (m 은 자연수) 의 쇼트영역의 주사노광과 m+1 번째의 쇼트영역의 노광을 위한 스테핑 동작이 반복 실행되어, 웨이퍼 (W) 상의 모든 노광 대상 쇼트영역에 레티클 (R) 의 패턴이 순차적으로 전사된다. In this way, the stepping operation for the scanning exposure of the m-th (m is a natural number) shot region on the measurement wafer W and the exposure of the m + 1th shot region is repeatedly executed, and all the exposure targets on the wafer W are subjected to. The pattern of the reticle R is sequentially transferred to the shot region.
상기의 세컨드 쇼트 이후의 각 쇼트의 주사노광시에도, 웨이퍼 스테이지 제어계 (26) 의 보정치 생성부 (38) 로부터 보정치 -Ex, -Ey 가 가산기 (39) 에 피드 포워드로 입력되고, 제어부 (36) 로부터 출력되는 추력 지령치 (Px, Py) 가 그 보정치로 보정된 추력 지령치에 기초하여 웨이퍼 테이블 (30)(웨이퍼 스테이지 (WST)) 이, 웨이퍼 스테이지 구동부 (24) 에 의해 구동되기 때문에, 물의 공급에 기인하는 웨이퍼 (W) 상의 노광 대상의 쇼트영역의 X 축방향 및 Y 축방향의 위치 어긋남이 보정된 상태에서, 노광 대상의 쇼트영역에 레티클 (R) 의 패턴이 높은 정밀도로 중첩되어 전사된다. 또한, 보정치 생성부 (38) 로부터 Z 축방향에 관한 추력의 보정치 -Ez 가 가산기 (39) 에 피드 포워드로 입력되고, 제어부 (36) 로부터 출력되는 추력 지령치 Pz 가 그 보정치로 보정된 추력 지령치에 기초하여 웨이퍼 테이블 (30) 의 Z 위치가 제어되기 때문에, 웨이퍼 테이블 (30) 의 오토 포커스 제어를 제어 지연 없이 실시하는 것이 가능해져, 웨이퍼 (W) 상의 조명영역이 투영광학계 (PL) 의 결상면에 실질적으로 일치한 상태에서 노광이 행하여진다. Even during the scanning exposure of each shot after the above-mentioned second short, the correction values -E x and -E y are input to the
전술한 바와 같이 하여 웨이퍼 (W) 상의 복수의 쇼트영역에 대한 주사노광이 종료하면, 주제어장치 (20) 는, 스테이지 제어장치 (19) 에 지시를 부여하여, 전술 한 배수위치에 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 이동시킨다. 다음으로, 주제어장치 (20) 는, 밸브군 (62b) 의 모든 밸브를 전체 폐쇄상태로 함과 함께, 밸브군 (62a) 의 모든 밸브를 전체 개방상태로 한다. 이것에 의해, 소정 시간 후에, 렌즈 (42) 아래의 물은, 액체회수장치 (72) 에 의해 완전히 회수된다. When the scanning exposure to the plurality of shot areas on the wafer W is completed as described above, the
그 후, 웨이퍼 스테이지 (WST) 가, 전술한 웨이퍼 교환위치로 이동하고, 웨이퍼 교환이 행하여져, 교환 후의 웨이퍼에 대하여 전술한 동작과 동일한 웨이퍼 얼라인먼트, 노광이 행하여진다. Thereafter, the wafer stage WST moves to the above-described wafer exchange position, and wafer exchange is performed, and wafer alignment and exposure similar to the above-described operation are performed on the wafer after the exchange.
지금까지의 설명으로부터 분명하듯이, 본 실시형태에서는, 스테이지 제어장치 (19), 보다 정확하게는, 웨이퍼 스테이지 제어계 (26) 에 의해, 액체 (물) 의 공급에 기인하여 웨이퍼에 생기는 위치 어긋남, 즉 웨이퍼 간섭계로 간접적으로 계측되는 웨이퍼 테이블 상의 웨이퍼 또는 기준 마크판의 위치의 오차를 보정하는 보정장치가 구성되어 있다.As is clear from the foregoing description, in the present embodiment, the position shift that occurs in the wafer due to the supply of liquid (water) by the
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 투영노광장치 (100) 에 의하면, 스테이지 제어장치 (19) 내부에 구축된 웨이퍼 스테이지 제어계 (26) 에 의해, 물 (액체) 의 공급에 기인하여 생기는 웨이퍼 테이블 (30) 의 변형에 수반하는, 이 웨이퍼 테이블 (30) 상에 유지된 웨이퍼 (W) (또는 기준 마크판 (FM)) 에 생기는 위치 어긋남이 보정된다. As described above, according to the
또한, 본 실시형태의 노광장치 (100) 에 의하면, 웨이퍼 (W) 상의 각 쇼트영역에 대한 레티클 패턴의 전사가 주사노광 방식으로 행하여질 때, 주제어장치 (20) 에 의해 투영 유닛 (PU) (투영광학계 (PL)) 과 웨이퍼 스테이지 (WST) 상의 웨이퍼 (W) 사이에 물이 공급되는 동작과, 물의 회수동작이 병행하여 행하여진다. 즉, 투영광학계 (PL) 을 구성하는 선단의 렌즈 (42) 와 웨이퍼 스테이지 (WST) 상의 웨이퍼 (W) 사이에, 항상 소정량의 물 (이 물은 상시 교체되고 있다) 이 채워진 상태에서, 노광 (레티클 패턴의 웨이퍼 상으로의 전사) 이 행하여진다. 이 결과, 액침법이 적용되어, 웨이퍼 (W) 표면에 있어서의 조명광 (IL) 의 파장을 공기 중에 있어서의 파장의 1/n 배(n 은 물의 굴절률 1.4) 로 단파장화할 수 있어, 이것에 의해 투영광학계의 해상도가 향상한다. 또한, 공급되는 물은, 상시 교체되고 있기 때문에, 웨이퍼 (W) 상에 이물질이 부착되어 있는 경우에는, 그 이물질이 물의 흐름에 의해 제거된다. Further, according to the
또한, 투영광학계 (PL) 의 초점심도는 공기 중에 비하여 약 n 배로 넓어지므로, 전술한 웨이퍼 (W) 의 포커스 레벨링 동작에 있어서, 디포커스가 발생하기 어렵다는 이점이 있다. 또한, 공기 중에서 사용하는 경우와 동일 정도의 초점심도를 확보할 수 있으면 되는 경우에는, 투영광학계 (PL) 의 개구수 (NA) 를 더욱 증가시킬 수 있어, 이 점에서도 해상도가 향상한다.In addition, since the depth of focus of the projection optical system PL is widened by about n times as compared with air, there is an advantage that defocus is unlikely to occur in the above-described focus leveling operation of the wafer W. FIG. In addition, in the case where it is only necessary to ensure the same depth of focus as in the case of using in air, the numerical aperture NA of the projection optical system PL can be further increased, and the resolution is also improved in this respect.
또한, 상기 실시형태에서는, 스테이지 제어장치 (19) 가, 웨이퍼 테이블 (30) 에 부여하는 추력을 변경하여, 전술한 물의 공급에 기인하는 웨이퍼 (W) 상의 각 쇼트영역의 위치 어긋남을 보정하는 경우에 관해서 설명하였지만, 이것에 한하지 않고, 특히 주사노광시에는, 레티클 스테이지 (RST) 에 부여하는 추력, 또는 웨이퍼 테이블 (30) 및 레티클 스테이지 (RST) 에 부여하는 추력을 변경하여, 전술한 물의 공급에 기인하는 웨이퍼 (W) 상의 각 쇼트영역의 위치 어긋남을 보정하는 것 으로 해도 된다.In addition, in the said embodiment, when the
또한, 상기 실시형태에서는, 보정치 생성부 (38) 로부터의 보정치로 웨이퍼 스테이지계에 부여되는 추력 지령치를 보정하는 것으로 하였지만, 이것에 한하지 않고, 보정치 생성부에서 산출되는 보정치에 의해 감산기 (29) 로부터 출력되는 위치편차를 보정하는 것과 같은 구성을 채용해도 된다. 이 경우에는, 보정치 생성부에서는, 위치의 편차와의 가감산이 가능한 차원의 보정치를 산출한다. In addition, in the said embodiment, although the thrust command value provided to the wafer stage system was correct | amended by the correction value from the correction
또한, 상기 실시형태에서는, 스테이지 제어장치 (19) 가, 물의 공급에 기인하는 웨이퍼 테이블의 변형에 수반하는 웨이퍼 (W) 등의 위치 어긋남을 보정하는 경우에 관해서 설명하였지만, 이 대신, 또는 이것에 추가하여, 스테이지 제어장치 (19) 는, 미리 시뮬레이션 또는 실험 등으로 구한 데이터에 기초하여, 웨이퍼 테이블의 진동에 의해 생기는 위치 어긋남을 보정하는 것으로 해도 된다. Moreover, in the said embodiment, although the case where the
또한, 상기 실시형태에서는, 주제어장치 (20) 는, 주사노광시에는, 웨이퍼 테이블 (30) 의 이동방향에 관해서 투영 유닛 (PU) 의 뒤쪽에서 앞쪽으로 이동하는 물의 흐름이 렌즈 (42) 의 하방에 생기도록, 즉, 웨이퍼 (W) 의 이동방향에 관해서, 투영 유닛 (PU) 뒤쪽의 공급관 (52) 으로부터 공급되는 물의 총 유량이, 투영 유닛 (PU) 의 뒤쪽의 공급관 (52) 으로부터 공급되는 물의 총 유량보다 ΔQ 만큼 많아지고, 또한 이것에 대응하여, 웨이퍼 (W) 의 이동방향에 관해서, 투영 유닛 (PU) 의 앞쪽의 회수관 (58) 을 개재하여 회수되는 물의 총 유량이, 투영 유닛 (PU) 의 뒤쪽의 회수관 (58) 을 개재하여 회수되는 물의 총 유량보다 ΔQ 만큼 많아지도록, 밸브군 (62a, 62b) 을 구성하는 각 밸브의 개방도 조정 (전체 폐쇄 및 전체 개방을 포함한다) 을 행하는 것으로 하였다. 그러나, 이것에 한하지 않고, 주제어장치 (20) 는, 주사노광시에, 웨이퍼 (W) 의 이동방향에 관해서, 투영 유닛 (PU) 의 뒤쪽의 공급관 (52) 으로부터만 물을 공급하고, 웨이퍼 (W) 의 이동방향에 관해서, 투영 유닛 (PU) 의 앞쪽의 회수관 (58) 을 개재하는 것에 의해서만 물의 회수가 행해지도록, 밸브군 (62a, 62b) 을 구성하는 각 밸브의 개방도 조정 (전체 폐쇄 및 전체 개방을 포함한다) 을 행하는 것으로 해도 된다. 또한, 주사노광을 위한 웨이퍼 (W) 의 이동중 이외, 예를 들어 쇼트영역간의 스테핑시 등에는, 밸브군 (62a, 62b) 을 구성하는 각 밸브를 전체 폐쇄상태로 유지해도 된다.In addition, in the said embodiment, in the
또한, 상기 실시형태에서는, 액체로서 초순수 (물) 를 사용하는 것으로 하였지만, 본 발명이 이것에 한정되지 않음은 당연하다. 액체로는, 화학적으로 안정적이고, 조명광 (IL) 의 투과율이 높고 안전한 액체, 예를 들어 불소계 불활성 액체를 사용해도 된다. 이 불소계 불활성 액체로는, 예를 들어 플로리나트 (미국 3M사의 상품명) 를 사용할 수 있다. 이 불소계 불활성 액체는 냉각효과의 점에서도 우수하다. 또한, 액체로서, 조명광 (IL) 에 대한 투과성이 있어 가능한 한 굴절률이 높고, 또한, 투영광학계나 웨이퍼 표면에 도포되어 있는 포토레지스트에 대하여 안정적인 것 (예를 들어 시더유 (cedar oil) 등) 을 사용할 수도 있다. 또한, 액체로서, 과불화폴리에테르 (PFPE) 를 사용해도 된다. In addition, in the said embodiment, although ultrapure water (water) was used as a liquid, it is natural that this invention is not limited to this. As the liquid, a liquid which is chemically stable and has a high transmittance of illumination light IL and is safe, for example, a fluorine-based inert liquid, may be used. As this fluorine-type inert liquid, florinat (brand name of US 3M company) can be used, for example. This fluorine-based inert liquid is also excellent in terms of the cooling effect. In addition, the liquid is transparent to the illumination light IL, and the refractive index is as high as possible, and stable to the photoresist applied to the projection optical system or the wafer surface (for example, cedar oil, etc.). Can also be used. In addition, you may use perfluoropolyether (PFPE) as a liquid.
또한, 상기 실시형태에서, 회수된 액체를 재이용하도록 해도 되고, 이 경우에는 회수된 액체로부터 불순물을 제거하는 필터를 액체회수장치, 또는 회수관 등에 형성해 두는 것이 바람직하다. In the above embodiment, the recovered liquid may be reused. In this case, it is preferable to form a filter for removing impurities from the recovered liquid, such as a liquid recovery device, a recovery tube, or the like.
또한, 상기 실시형태에서는, 투영광학계 (PL) 의 이미지면측에서 가장 가까운 광학소자가 렌즈 (42) 인 것으로 하였지만, 그 광학소자는, 렌즈에 한정되는 것이 아니라, 투영광학계 (PL) 의 광학 특성, 예를 들어 수차 (구면 수차, 코마 수차 등) 의 조정에 사용하는 광학 플레이트 (평행평면판 등) 여도 되고, 단순한 커버 유리여도 된다. 투영광학계 (PL) 의 이미지면측에 가장 가까운 광학소자 (상기 실시형태에서는 렌즈 (42)) 는, 조명광 (IL) 의 조사에 의해 레지스트로부터 발생하는 비산 입자 또는 액체 중의 불순물의 부착 등에 기인하여 액체 (상기 실시형태에서는 물) 에 접촉하여 그 표면이 더러워지는 경우가 있다. 이 때문에, 그 광학소자는, 경통 (40) 의 최하부에 착탈 (교환) 이 자유롭게 장착하는 것으로 하여, 정기적으로 교환하는 것으로 해도 된다. In the above embodiment, the optical element closest to the image plane side of the projection optical system PL is the
이러한 경우, 액체에 접촉하는 광학소자가 렌즈 (42) 이면, 그 교환부품의 비용이 비싸고, 또한 교환에 요하는 시간이 길어져, 메인터넌스 비용 (러닝 코스트) 의 상승이나 스루풋 (throughput) 의 저하를 초래한다. 그래서, 액체와 접촉하는 광학소자를, 예를 들어, 렌즈 (42) 보다 저렴한 평행평면판으로 하도록 해도 된다.In this case, if the optical element in contact with the liquid is the
또한, 상기 실시형태에 있어서, 액체 (물) 를 흐르게 하는 범위는 레티클의 패턴 이미지의 투영영역 (조명광 (IL) 의 조사영역) 의 전체영역을 덮도록 설정되어 있으면 되고, 그 크기는 임의여도 되지만, 유속, 유량 등을 제어하는 데 있어서, 조사영역보다 조금 크게 하여 그 범위를 가능한 한 작게 해 두는 것이 바람직하다.In addition, in the said embodiment, the range which flows a liquid (water) should just be set so that the whole area | region of the projection area | region (irradiation area of illumination light IL) of the pattern image of a reticle may be sufficient, and the magnitude | size may be arbitrary. , The flow rate, the flow rate, and the like, are preferably a little larger than the irradiation area, and the range is as small as possible.
또한, 상기 실시형태에서는, 웨이퍼 홀더 (70) 의 웨이퍼 (W) 가 탑재되는 영역의 주위에 보조 플레이트 (22a~22d) 가 형성되는 것으로 하였지만, 본 발명 중에는, 노광장치는, 보조 플레이트 또는 그것과 동등한 기능을 갖는 평면판을 반드시 기판 테이블 상에 형성하지 않아도 되는 것도 있다. 단, 이 경우에는, 공급되는 액체가 기판 테이블로부터 넘치지 않도록, 그 기판 테이블 상에 액체를 회수하는 배관을 추가로 형성해 두는 것이 바람직하다. In the above embodiment, the
또한, 상기 실시형태에서는, 광원으로서 ArF 엑시머 레이저를 사용하는 것으로 하였지만, 이것에 한하지 않고, KrF 엑시머 레이저 (출력파장 248㎚) 등의 자외광원을 사용해도 된다. 또한, 예를 들어, 자외광으로서 상기 각 광원으로부터 출력되는 레이저광에 한하지 않고, DFB 반도체 레이저 또는 화이버 레이저로부터 발진되는 적외역, 또는 가시역의 단일 파장 레이저광을, 예를 들어 에르븀 (Er)(또는 에르븀과 이테르륨 (Yb) 의 양쪽) 이 도핑된 화이버 앰프로 증폭하고, 비선형 광학결정을 사용하여 자외광으로 파장 변환한 고조파 (예를 들어, 파장 193㎚) 를 사용해도 된다. In addition, in the said embodiment, although ArF excimer laser was used as a light source, it is not limited to this, You may use ultraviolet light sources, such as a KrF excimer laser (output wavelength 248nm). For example, not only the laser beam output from each said light source as ultraviolet light but the infrared wavelength or the visible wavelength single wavelength laser beam oscillated from a DFB semiconductor laser or a fiber laser, for example, Erbium (Er) ) (Or both erbium and ytterium (Yb)) may be used by amplifying a doped fiber amplifier and using harmonics (eg, wavelength 193 nm) wavelength-converted into ultraviolet light using a nonlinear optical crystal.
또한, 투영광학계 (PL) 는, 굴절계에 한하지 않고, 카타디옵트릭계 (반사굴절계) 여도 된다. 또한, 그 투영배율도 1/4배, 1/5배 등에 한하지 않고, 1/10배 등이어도 된다. The projection optical system PL is not limited to the refractometer but may be a catadioptric system (reflected refraction system). The projection magnification is not limited to 1/4, 1/5, etc., but may be 1/10.
또한, 상기 실시형태에서는, 스텝 앤드 스캔 방식 등의 주사형 노광장치에 본 발명이 적용된 경우에 관해서 설명하였지만, 본 발명의 적용범위가 이것에 한정되지 않음은 당연하다. 즉 스텝 앤드 리피트 방식의 축소 투영노광장치에도 본 발명은 바람직하게 적용할 수 있다. 이 경우, 주사노광이 아니라 정지노광이 행해지는 점을 제외하고, 기본적으로는 전술한 실시형태와 동등한 구성을 사용할 수 있어, 동등한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 웨이퍼 스테이지를 2기 (基) 구비한 트윈 스테이지형 노광장치에도 적용할 수 있다.In the above embodiment, the case where the present invention is applied to a scanning exposure apparatus such as a step-and-scan method has been described, but the scope of application of the present invention is not limited thereto. That is, the present invention can be preferably applied to a step-and-repeat reduction projection exposure apparatus. In this case, except that the scanning exposure is performed instead of the scanning exposure, basically the same configuration as in the above-described embodiment can be used, and an equivalent effect can be obtained. The present invention can also be applied to a twin stage type exposure apparatus provided with two wafer stages.
또한, 상기 실시형태에서는, 액체 (물) 의 공급에 기인하여 기판 (또는 기판 테이블) 에 생기는 위치 어긋남을 보정하는 투영노광장치에 관해서 설명하였지만, 투영노광장치에 한하지 않고, 표면에 액체가 공급되는 기판을 이동 가능하게 유지하는 기판 테이블을 갖는 스테이지 장치이면, 본 발명을 적용하는 것이 가능하다. 이 경우, 기판 테이블의 위치정보를 계측하는 위치 계측장치와, 액체의 공급에 기인하여 기판과 기판 테이블의 적어도 일방에 생기는 위치 어긋남을 보정하는 보정장치를 구비하고 있으면 된다. 이러한 경우에는, 보정장치에 의해, 액체의 공급에 기인하여 기판과 기판 테이블의 적어도 일방에 생기는 위치 어긋남이 보정된다. 이 때문에, 기판의 표면에 공급되는 액체의 영향을 받지 않고, 위치 계측장치의 계측결과에 기초하여, 기판 및 기판 테이블을 이동시키는 것이 가능해진다. In addition, in the above embodiment, the projection exposure apparatus for correcting the positional shift occurring in the substrate (or the substrate table) due to the supply of the liquid (water) has been described, but the liquid is supplied to the surface instead of the projection exposure apparatus. The present invention can be applied as long as it is a stage device having a substrate table that holds the substrate to be movable. In this case, what is necessary is just to provide the position measuring apparatus which measures the positional information of a board | substrate table, and the correction apparatus which correct | amends the position shift which arises in at least one of a board | substrate and a board | substrate due to supply of a liquid. In this case, the position shift which arises in at least one of a board | substrate and a board | substrate table is correct | amended by a correction apparatus by the correction apparatus. For this reason, it becomes possible to move a board | substrate and a board | substrate table based on the measurement result of a position measuring apparatus, without being influenced by the liquid supplied to the surface of a board | substrate.
또한, 복수의 렌즈로 구성되는 조명광학계, 투영 유닛 (PU) 을 노광장치 본체에 조립하고, 또한 투영 유닛 (PU) 에 액체 배급 유닛을 장착한다. 그 후, 광학조정을 함과 함께, 다수의 기계부품으로 이루어지는 레티클 스테이지나 웨이퍼 스테이지를 노광장치 본체에 장착하여 배선이나 배관을 접속하고, 또한 종합 조정 (전기 조정, 동작 확인 등) 을 함으로써, 상기 실시형태의 노광장치를 제조할 수 있다. 또한, 노광장치의 제조는 온도 및 클린도 등이 관리된 클린 룸에서 실시 하는 것이 바람직하다.In addition, an illumination optical system composed of a plurality of lenses and a projection unit PU are assembled into the exposure apparatus main body, and a liquid distribution unit is attached to the projection unit PU. Thereafter, optical adjustment is performed, and a reticle stage or a wafer stage composed of a plurality of mechanical parts is mounted on the exposure apparatus main body, wiring and piping are connected, and further comprehensive adjustment (electrical adjustment, operation confirmation, etc.) is performed. The exposure apparatus of the embodiment can be manufactured. In addition, it is preferable to manufacture an exposure apparatus in a clean room where temperature, cleanliness, and the like are controlled.
또한, 상기 실시형태에서는, 본 발명이 반도체 제조용 노광장치에 적용된 경우에 관해서 설명하였지만, 이것에 한하지 않고, 예를 들어, 각형 유리 플레이트에 액정표시소자 패턴을 전사하는 액정용 노광장치나, 박막 자기헤드, 촬상소자, 마이크로 머신, 유기 EL, DNA 칩 등을 제조하기 위한 노광장치 등에도 본 발명은 널리 적용할 수 있다. Moreover, in the said embodiment, although the case where this invention was applied to the exposure apparatus for semiconductor manufacture was demonstrated, it is not limited to this, For example, the liquid crystal exposure apparatus and thin film which transfer a liquid crystal display element pattern to a square glass plate, The present invention can also be widely applied to an exposure apparatus for manufacturing a magnetic head, an imaging device, a micro machine, an organic EL, a DNA chip, and the like.
또한, 반도체 소자 등의 마이크로 디바이스 뿐만 아니라, 광 노광장치, EUV 노광장치, X 선 노광장치, 및 전자선 노광장치 등에서 사용되는 레티클 또는 마스크를 제조하기 위해, 유리기판 또는 규소 웨이퍼 등에 회로패턴을 전사하는 노광장치에도 본 발명을 적용할 수 있다. 여기서, DUV (원자외) 광이나 VUV (진공자외) 광 등을 사용하는 노광장치에서는 일반적으로 투과형 레티클이 사용되고, 레티클 기판으로는 석영 유리, 불소가 도핑된 석영 유리, 형석, 불화마그네슘, 또는 수정 등이 사용된다. In addition, in order to manufacture reticles or masks used in not only microdevices such as semiconductor devices, but also light exposure apparatuses, EUV exposure apparatuses, X-ray exposure apparatuses, electron beam exposure apparatuses, etc., circuit patterns are transferred to glass substrates or silicon wafers or the like. The present invention can also be applied to an exposure apparatus. Here, in the exposure apparatus using DUV (ultraviolet) light or VUV (vacuum ultraviolet) light, a transmissive reticle is generally used, and as a reticle substrate, quartz glass, fluorine-doped quartz glass, fluorite, magnesium fluoride, or quartz is used. Etc. are used.
반도체 디바이스는, 디바이스의 기능?성능 설계를 행하는 단계, 이 설계 단계에 근거한 레티클을 제작하는 단계, 규소 재료로 웨이퍼를 제작하는 단계, 전술한 실시형태의 노광장치에 의해 레티클의 패턴을 웨이퍼에 전사하는 단계, 디바이스 조립 단계 (다이싱 공정, 본딩 공정, 패키지 공정을 포함한다), 검사 단계 등을 거쳐 제조된다. The semiconductor device transfers the pattern of the reticle onto the wafer by the steps of performing the function and performance design of the device, manufacturing a reticle based on the design step, manufacturing a wafer from silicon material, and the exposure apparatus of the above-described embodiment. And a device assembly step (including a dicing step, a bonding step, a package step), an inspection step, and the like.
산업상이용가능성Industrial availability
본 발명의 투영노광장치는, 반도체 디바이스의 제조에 적합하다. 또한, 본 발명의 스테이지 장치는, 액침법이 적용되는 광학장치의 시료 스테이지로서 적합하다. The projection exposure apparatus of this invention is suitable for manufacture of a semiconductor device. Moreover, the stage apparatus of this invention is suitable as a sample stage of the optical apparatus to which the immersion method is applied.
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